Achieving both accurate and interpretable classification of motor-imagery EEG remains a key challenge in brain-computer interface (BCI) research. In this paper, we compare a transparent fuzzy-reasoning approach (ANFIS-FBCSP-PSO) with a well-known deep-learning benchmark (EEGNet) using the publicly available BCI Competition IV-2a dataset. The ANFIS pipeline combines filter-bank common spatial pattern feature extraction with fuzzy IF-THEN rules optimized via particle-swarm optimization, while EEGNet learns hierarchical spatial-temporal representations directly from raw EEG data. In within-subject experiments, the fuzzy-neural model performed better (68.58% +/- 13.76% accuracy, kappa = 58.04% +/- 18.43), while in cross-subject (LOSO) tests, the deep model exhibited stronger generalization (68.20% +/- 12.13% accuracy, kappa = 57.33% +/- 16.22). The study therefore provides practical guidance for selecting MI-BCI systems according to the design goal: interpretability or robustness across users. Future investigations into transformer-based and hybrid neuro-symbolic frameworks are expected to further advance transparent EEG decoding.


翻译:在脑机接口研究中,如何同时实现运动想象脑电信号的准确分类与模型可解释性仍是一个核心挑战。本文使用公开的BCI Competition IV-2a数据集,比较了基于透明模糊推理的方法(ANFIS-FBCSP-PSO)与经典的深度学习基准模型(EEGNet)。ANFIS框架融合了滤波器组共空间模式特征提取与通过粒子群算法优化的模糊IF-THEN规则,而EEGNet则直接从原始脑电数据中学习层次化的时空表征。在受试者内实验中,模糊神经模型表现更优(准确率68.58% +/- 13.76%,kappa = 58.04% +/- 18.43);而在跨受试者(留一受试者交叉验证)测试中,深度学习模型展现出更强的泛化能力(准确率68.20% +/- 12.13%,kappa = 57.33% +/- 16.22)。本研究据此为运动想象脑机接口系统的选择提供了实践指导:可根据设计目标——可解释性或跨用户鲁棒性——进行取舍。未来对基于Transformer的架构及混合神经符号框架的探索,有望进一步推动透明脑电解码技术的发展。

0
下载
关闭预览

相关内容

基于 Transformer 的脑电解码综述询问 ChatGPT
专知会员服务
12+阅读 · 2025年7月6日
脑机接口研究综述
专知会员服务
81+阅读 · 2023年4月18日
【干货书】脑机接口:使用深度学习应用,323页pdf
专知会员服务
85+阅读 · 2023年2月13日
自适应脑机接口研究综述
专知会员服务
44+阅读 · 2022年11月27日
专家报告 | 类脑智能与类脑计算
中国图象图形学报
19+阅读 · 2019年10月9日
类脑计算的前沿论文,看我们推荐的这7篇
人工智能前沿讲习班
21+阅读 · 2019年1月7日
【AAAI专题】论文分享:以生物可塑性为核心的类脑脉冲神经网络
中国科学院自动化研究所
15+阅读 · 2018年1月23日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
世界模型入门:从序贯决策到通用智能体
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:30
军事域更好使用人工智能的实用指南
专知会员服务
8+阅读 · 10月22日
《衡量语言模型中的作战规划能力》
专知会员服务
13+阅读 · 10月20日
Maven智能系统:帕兰提尔军事人工智能平台详解
专知会员服务
15+阅读 · 10月20日
《测试自动化框架在敏捷软件开发中的角色》
专知会员服务
8+阅读 · 10月20日
俄罗斯如何拦截乌克兰无人机与巡航导弹
专知会员服务
12+阅读 · 10月15日
《武器-目标分配问题:精确与近似求解算法》
专知会员服务
16+阅读 · 10月15日
相关基金
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员