Electrophysiological (ExG) signals offer valuable insights into human physiology, yet building foundation models that generalize across everyday tasks remains challenging due to two key limitations: (i)~insufficient data diversity, as most ExG recordings are collected in controlled labs with bulky, expensive devices; and (ii)~task-specific model designs that require tailored processing (i.e., targeted frequency filters) and architectures, which limit generalization across tasks. To address these challenges, we introduce an approach for scalable, task-agnostic ExG monitoring in the wild. We collected 50 hours of unobtrusive free-living ExG data with an earphone-based hardware prototype to narrow the data diversity gap. At the core of our approach is Physiology-informed Multi-band Tokenization (PiMT), which decomposes ExG signals into 12 physiology-informed tokens, followed by a reconstruction task to learn robust representations. This enables adaptive feature recognition across the full frequency spectrum while capturing task-relevant information. Experiments on our new DailySense dataset, the first to enable ExG-based analysis across five human senses, together with four public ExG benchmarks, demonstrate that PiMT consistently outperforms state-of-the-art methods across diverse tasks.


翻译:电生理(ExG)信号为人类生理状态提供了宝贵洞察,然而,构建能泛化到日常任务的基座模型仍面临两大关键限制:(i)数据多样性不足——多数ExG记录均在受控实验室环境中采用笨重且昂贵的设备采集;(ii)任务特定模型设计——需定制化处理(如目标频率滤波器)与架构,限制了跨任务泛化能力。针对这些挑战,我们提出一种可在现实场景中实现可扩展、任务无关ExG监测的方法。通过基于耳机的硬件原型,我们采集了50小时无干扰的自由生活ExG数据,以弥合数据多样性缺口。该方法的核心是生理知识启发的多频带分词技术(PiMT),该技术将ExG信号分解为12个生理知识驱动的令牌,并通过重建任务学习鲁棒表征。这使得模型能够在全频谱范围内实现自适应特征识别,同时捕捉任务相关信息。基于我们新构建的DailySense数据集(首个支持跨五种人类感官进行ExG分析的数据集)与四个公开ExG基准的实验表明,PiMT在不同任务中均持续优于现有最先进方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

【新书】Essential GraphRAG: 知识图谱增强的RAG
专知会员服务
35+阅读 · 2025年7月17日
利用表示学习推动多机构电子健康记录数据研究
专知会员服务
16+阅读 · 2025年2月17日
近期语音类前沿论文
深度学习每日摘要
14+阅读 · 2019年3月17日
深度学习图像超分辨率最新综述:从模型到应用
炼数成金订阅号
65+阅读 · 2019年2月20日
<好书推荐> -《Pro Deep Learning with TensorFlow》分享
深度学习与NLP
12+阅读 · 2018年9月13日
一文概览基于深度学习的超分辨率重建架构
读书报告 | Deep Learning for Extreme Multi-label Text Classification
科技创新与创业
48+阅读 · 2018年1月10日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
2+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
4+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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
VIP会员
最新内容
战力倍增器:自主武器系统与乌克兰及加沙冲突
专知会员服务
1+阅读 · 今天15:24
人工智能赋能战场情报:提速决策进程
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:15
《拥抱新兴技术:面向未来军官的教育革新》
专知会员服务
2+阅读 · 今天15:11
《无人地面战车(UGV)的崛起》报告
专知会员服务
7+阅读 · 7月16日
美陆军任务式指挥人工智能解决方案
专知会员服务
11+阅读 · 7月16日
相关VIP内容
【新书】Essential GraphRAG: 知识图谱增强的RAG
专知会员服务
35+阅读 · 2025年7月17日
利用表示学习推动多机构电子健康记录数据研究
专知会员服务
16+阅读 · 2025年2月17日
相关基金
国家自然科学基金
23+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
2+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
4+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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员