뇌파기반 정신적 피로 판별을 위한 딥러닝 모델

서쌍희,Seo, Ssang-Hee 한국디지털정책학회 2021 디지털융복합연구 Vol.19 No.10

Individual mental fatigue not only reduces cognitive ability and work performance, but also becomes a major factor in large and small accidents occurring in daily life. In this paper, a CNN model for EEG-based mental fatigue discrimination was proposed. To this end, EEG in the resting state and task state were collected and applied to the proposed CNN model, and then the model performance was analyzed. All subjects who participated in the experiment were right-handed male students attending university, with and average age of 25.5 years. Spectral analysis was performed on the measured EEG in each state, and the performance of the CNN model was compared and analyzed using the raw EEG, absolute power, and relative power as input data of the CNN model. As a result, the relative power of the occipital lobe position in the alpha band showed the best performance. The model accuracy is 85.6% for training data, 78.5% for validation, and 95.7% for test data. The proposed model can be applied to the development of an automated system for mental fatigue detection. 개인의 정신적 피로는 인지능력 및 업무 수행능력을 감소시킬 뿐만 아니라 일상에서 발생하는 크고 작은 사고의 주요 요인이 된다. 본 논문에서는 EEG 기반의 정신적 피로 판별을 위한 CNN 모델을 제안하였다. 이를 위해 안정 상태와 작업 상태에서의 뇌파를 수집하여 제안한 CNN 모델에 적용한 후 모델 성능을 분석하였다. 실험에 참여한 피험자들은 모두 대학교에 재학 중인 오른손잡이 남학생들이며 평균 나이는 25.5세이다. 각 상태에서의 측정된 뇌파에 대해 스펙트럼분석을 수행하였으며, CNN 모델의 입력데이터로써 원시 EEG 신호, 절대파워, 상대파워를 사용하여 CNN모델의 성능을 비교 분석하였다. 그 결과, 알파대역 후두엽 위치의 상대파워가 가장 좋은 성능을 나타내었다. 모델정확도는 훈련데이터 85.6%, 검증데이터 78.5%, 시험데이터 95.7%이다. 제안한 모델은 정신적 피로 판별을 위한 자동화시스템 개발에 적용될 수 있다.

정신적 피로 판별을 위한 뇌파 스펙트럼 기반 특징 파라미터 도출

서쌍희,Seo, Ssang-Hee 중소기업융합학회 2021 융합정보논문지 Vol.11 No.10

본 논문은 뇌파 측정 및 분석을 통해 정신적 피로를 반영하는 특징 파라미터를 도출하고자 하였다. 이를 위해 30분간 눈을 감은 편안한 안정 상태와 뺄셈연산을 암산으로 수행하는 작업을 통해 정신적 피로를 유도하였다. 5명의 피험자가 실험에 참가하였으며, 피험자들은 모두 대학 재학 중인 오른손잡이 남학생들이며 평균 나이는 25.5세이다. 정신적 피로를 반영하는 특징 파라미터 도출을 위해 실험 처음과 마지막에서 수집된 뇌파에 대해 스펙트럼분석을 수행하였다. 분석 결과, 정신적으로 피로할수록 후두엽 및 측두엽 위치에서 알파대역의 절대파워는 증가한 반면 상대파워는 감소하였다. 또한 안정 상태와 작업 상태간 파워 차이는 절대파워에 비해 상대파워가 크게 나타났다. 이 결과는 후두엽 및 측두엽 위치에서의 알파 상대파워가 정신적 피로를 반영하는 특징 파라미터임을 나타낸다. 본 연구 결과는 운전 중 피로 및 졸음 판단과 같은 정신적 피로 판별을 위한 자동화시스템 개발을 위한 특징 파라미터로 활용될 수 있다. In this paper, we tried to derive characteristic parameters that reflect mental fatigue through EEG measurement and analysis. For this purpose, mental fatigue was induced through a resting state with eyes closed and performing subtraction operations in mental arithmetic for 30 minutes. Five subjects participated in the experiment, and all subjects were right-handed male students in university, with an average age of 25.5 years. Spectral analysis was performed on the EEG collected at the beginning and the end of the experiment to derive feature parameters reflecting mental fatigue. As a result of the analysis, the absolute power of the alpha band in the occipital lobe and the temporal lobe increased as the mental fatigue increased, while the relative power decreased. Also, the difference in power between resting state and task state showed that the relative power was larger than the absolute power. These results indicate that alpha relative power in the occipital lobe and temporal lobe is a feature parameter reflecting mental fatigue. The results of this study can be utilized as feature parameters for the development of an automated system for mental fatigue determination such as fatigue and drowsiness while driving.

EEG와 타액 코티졸에 근거한 스트레스 반응

서쌍희(Ssang-Hee Seo),장상동(Sang-Dong Jang),김봉현(Bong-Hyun Kim) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회 학술대회 Vol.2014 No.2

본 논문은 스트레스에 대한 신경생리학적 특징을 파악하기 위해 EEG와 타액 코티졸 반응을 연구하였다. 33명(9:여성, 24:남성, 평균연령: 35세) 피험자들이 본 실험에 참여하였으며, 피험자들은 스트레스 설문지를 작성한 후, 스트레스 유발 환경 하에서 EEG실험을 수행하였으며, 이후 타액이 채취되었다. 스트레스와 EEG간의 상관관계를 파악하기 위하여 본 연구에서는 스트레스 호르몬인 코티졸을 기준으로 스트레스 그룹을 분류하였으며, 이 그룹들 간의 EEG 특성을 통해 EEG와 스트레스간의 관계를 파악하였다. 분석 결과, 타액속의 코티졸과 EEG highbeta 대역의 상대파워와 밀접한 상관관계를 가지는 것으로 나타났으며, 특히 전방측두엽에서 EEG highbeta 대역의 활동이 높을수록 코티졸 수치가 높은 것으로 나타났다. 이 결과는 EEG가 스트레스와 밀접한 관련이 있으며, 스트레스 반응에 대한 효과적인 요소가 될 수 있음을 나타낸다.

청각적 스트레스 자극에 대한 EEG 비대칭성 및 ERP 반응

서쌍희(Ssang-Hee Seo),장상동(Sang-Dong Jang),김봉현(Bong-Hyun Kim) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회 학술대회 Vol.2014 No.2

본 논문은 청각적 스트레스 자극에 대한 신경학적 특징을 파악하기 위해 전두엽 EEG 비대칭성과 ERP 반응을 연구하였다. 20명(3:여성, 17:남성, 평균연령: 25세) 피험자들이 본 실험에 참가하였다. 청각자극으로서 부정적 감정을 유도하기 위해 여자의 비명소리를 사용하였으며, 이와 상반되는 긍정적 감정을 유도하기 위해 조용한 새소리를 사용하였다. 조용한 새소리에 비해 여자의 비명소리를 들었을 때 N200 과 P300의 진폭이 모두 높게 나타났으며, N200과 P300의 잠재기가 짧게 나타났다. 또한 조용한 새소리에 비해 여자의 비명소리를 들었을 때 오른쪽 전두엽의 활동성이 더 크게 나타났다. 이 결과들은 부정적 감정을 유발하는 청각적 자극이 전두엽에서의 EEG 비대칭성 및 N200, P300과 같은 ERP 요소들과 밀접한 관련이 있음을 나타낸다.

정서조절에 관한 Event related potentials 및 행동학적 반응 연구

서쌍희(Seo, Ssang-Hee) 한국산학기술학회 2013 한국산학기술학회논문지 Vol.14 No.10

본 논문은 정서-주의 태스크를 수행할 때의 신경학적, 행동학적 반응이 정서조절 능력을 반영할 수 있는지를 측정하였다. 이를 위해, 건강한 성인 남녀 19명을 대상으로 3일에 걸쳐 1일 1회씩 동일 시간대에 정서-주의 상호작용 이 요구되는 실험을 수행하였다. 이 실험을 통해 정서를 유발하는 비디오를 보여주기 전과 후, 정서-주의 태스크를 수행할 때의 EEG와 반응시간이 측정되었다. ERP P100과 P300 성분 간의 밀접한 상관관계가 나타났으며, P100 진 폭이 높을수록 P300 잠재기가 길게 나타났다. 또한 P300 잠재기가 길수록 반응시간이 길게 나타났다. 또한, 정서-주 의 태스크를 수행할 때 ERP 성분과 반응시간에 개인별 차이가 존재하였다. 정서유발을 위해 사용된 비디오 자극의 유형에 관계없이 ERP 성분의 낮은 진폭과 빠른 잠재기를 나타낸 집단이 더 빠른 반응시간을 나타내었다. 이러한 반 응특성은 목표인식에 대한 성급한 반응으로 해석될 수 있으며, 낮은 정서 조절력과 관련이 있다고 할 수 있다. This paper measured whether neural and behavior responses to attention-emotion task were reflected to emotion regulation capacities. For this purpose, Nineteen healthy right-handed graduates participated in the emotion-attention task three times for three days. Before and after the negative and positive video clips were shown, the participants performed emotion-attention task. EEG and response time were recorded during emotion-attention task. There was positive correlation between ERP P100 and P300 component. The larger the P100 amplitudes at the specific positions, the longer the P300 latencies at these same positions during attention-emotion task. The longer the P300 latencies at the specific positions, the longer the delay in response time. Also, there is and individual differences in ERP components and response time during attention-emotion integration task. Individuals who had lower amplitude and shorter latency of ERP showed faster response time during attention-emotion task, regardless of the type of video clips. This characteristic was interpreted to the lower emotional controls due to premature response for target identification.

인공 신경망을 이용한 화학적 혼합물의 성분 분석을 위한 시스템 설계

서쌍희(Ssang Hee Seo),이재영(Jae Young Lee) 경남대학교 기초과학연구소 1998 慶南大學校 基礎科學硏究所 硏究報告 Vol.12 No.-

스마트러닝을 위한 양방향 교육 보드

장상동(Sang-Dong Jang),서쌍희(Ssang-hee Seo),김봉현(Bong-hyun Kim) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회 학술대회 Vol.- No.-

본 논문에서는 스마트러닝의 핵심인 학생들의 적극적이고 자발적인 참여를 유도하기 위한 양방향 보드를 설계하고 구현한다. 교사 뿐 아니라 모든 수업 참여자가 실시간으로 공유 보드에 내용을 기록할 수 있도록 함으로써 적극적인 수업 참여를 극대화한다.

인공 신경망을 이용한 화학적 혼합물의 성분 분석을 위한 시스템 설계

서쌍희,이재영 慶南大學校 附設 基礎科學硏究所 1998 硏究論文集 Vol.12 No.-

Digital signal processing techniques adopted in the spectroscopy and its relevant devices for chemical analysis have been improved remarkably these days, which means sufficient sensitivity and accuracy of those analyzing devices can be realized without modification or replacement of those hardware and significant reduction in cost caused by those hardware implementation. The technique to combine conventional linear signal processing algorithm and artificial neural networks provides ability of non-linear signal analysis using recognition capability and adaptability by learning of artificial neural networks, which has been not possible by traditional algorithms. These technique can be also used as automation tools.

컴퓨터 통신 네트워크의 네트워크 신뢰도 계산을 위한 효율적 방법

하경재,허정연,서쌍희 경남대학교 공업기술연구소 2000 硏究論文集 Vol.18 No.-

컴퓨터 통신 네트워크 시스템의 신뢰도 분석 시 가장 흔히 대두되는 문제는 두 노드 사이에 적어도 하나의 경로가 존재할 확률을 나타내는 터미널 신뢰도를 어떻게 효율적으로 계산해 낼 수 있는가 하는 것이다. 네트워크 신뢰도는 터미널 신뢰도에 의해 계산되어진다 터미널 신뢰도의 계산은 두 단계로 나누어진다. 본 논문에서는 터미널 신뢰도 계산의 첫 번째 단계인 시스템의 성공/실패 함수를 유도하기 위하여 특정 노드 쌍 사이의 모든 최소 경로를 구하기 위해 기존의 접속행렬을 개선한 경로생성 알고리즘을 제안하였다. 또한 두 번째 단계인 신뢰도식을 유도하기 위하여 BDD와 Sheinman에 근거한 두 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘들은 기존의 알고리즘에 비해 컴퓨터 상에서 구현이 용이하고 단순하며 대규모 네트워크에 적용 가능하다. The most common problem which arises in the analysis of CCNs(Computer Communication Networks) is how to compute the source to terminal reliability between a given pair of nodes, namely, the Probability that there exists at least one path between these two nodes in an efficient and systematic manner. In this paper, an efficient algorithm is proposed for enumerating all minimal paths of a source-terminal pair in the network graph· And then, the alternative two algorithms based on BDD(Binary Decision diagram) and Sheinman's method of boolean simplification are proposed to obtain a reliability expression of a general network system. The proposed algorithms are applicable for large number of nodes and are eagy to be implemented on the computer.