Χρήση Γενετικών Αλγορίθμων Για Στάθμιση Πειραματικών Δεδομένων Ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος Από Μετρήσεις Υπό Την Επίδραση Σήματος Wi Fi

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως σκοπό τη στάθμιση των αρχικών παρατηρήσεων που προέρχονται από μετρήσεις ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος, με κατάλληλα βάρη, ώστε να γίνει έλεγχος αν η κατανομή τους προσεγγίζει την Κανονική. Συγκεκριμένα, οι παρατηρήσεις προέκυψαν από μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν σε υγιή άτομα παρουσία ή απουσία ακτινοβολίας από Wi Fi με τη δοκιμασία ερωτο-απαντήσεων Hayling. Η στάθμιση των ερωτήσεων με βάρη είναι ένα πρώτο βήμα επεξεργασίας στη διαδικασία αποθορυβοποίησης, που σκοπό έχει να βελτιώσει το αποτέλεσμα του μέσου όρου των ερωτήσεων. Πιο αναλυτικά, μέσω Γενετικού Αλγόριθμου, υπολογίστηκαν βάρη για κάθε μία από τις τιμές των ερωτήσεων από επιλεγμένες χρονικές στιγμές σήματος και πολλαπλασιάστηκαν στις αρχικές τιμές δίνοντας ένα νέο σήμα, το σταθμισμένο. Τα αποτελέσματα αυτής της διαδικασίας αναλύθηκαν στατιστικά και προέκυψαν τα σχετικά συμπεράσματα. Σε όλες τις περιπτώσεις, διαπιστώθηκε ότι η μέθοδος που ακολουθήθηκε είχε άριστα αποτελέσματα σε ένα παράθυρο ±5ms γύρω από την χρονική στιγμή εξαγωγής των βαρών, όπου η κατανομή των σταθμισμένων δεδομένων προσέγγιζε ικανοποιητικά την Κανονική.Αρχικά, παρουσιάζεται η δομή των νευρικών κυττάρων δίνοντας έμφαση στη δημιουργία και μετάδοση των ηλεκτρικών σημάτων. Περιγράφεται η λειτουργία του εγκεφαλογράφου και ο τρόπος καταγραφής του ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος. Επίσης, αναλύονται τα κύρια χαρακτηριστικά του εγκεφαλικού σήματος, όπως οι φασματικές συνιστώσες (ρυθμοί) καθώς και οι βασικές κορυφώσεις των προκλητών δυναμικών σε σχέση με το χρόνο.Στη συνέχεια, δίνονται κάποια γενικά στοιχεία της ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας και παρουσιάζονται τα ασύρματα τοπικά δίκτυα 802.11 (Wi Fi). Αναπτύσσονται τα κύρια στοιχεία της αρχιτεκτονικής τους, οι τοπολογίες στις οποίες εμφανίζονται και τα κυριότερα πρότυπα βάσει των οποίων λειτουργεί το Wi Fi.Έπειτα, περιγράφονται αναλυτικά οι Γενετικοί Αλγόριθμοι. Αναπτύσσεται η δομή τους και τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα αυτών που τους καθιστούν κατάλληλους στην επίλυση δύσκολων προβλημάτων. Επιπλέον, αναλύονται τα είδη των στατιστικών μέτρων και παρουσιάζεται η Κανονική Κατανομή καθώς και το Κεντρικό Οριακό Θεώρημα που θέλει τις ανεξάρτητες παρατηρήσεις να ακολουθούν κατά προσέγγιση την Κανονική Κατανομή.Ακόμα, γίνεται περιγραφή των πειραματικών διατάξεων που εγκαταστάθηκαν σε κλωβό Faraday για την καταγραφή των εγκεφαλικών ηλεκτρικών σημάτων χωρίς και με την παρουσία ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Παρουσιάζεται επίσης η νευροψυχολογική δοκιμασία Hayling στην οποία υποβλήθηκαν οι συμμετέχοντες στο πείραμα.Όσον αφορά στην επεξεργασία των δεδομένων, παρατίθεται αναλυτικά η διαδικασία που ακολουθήθηκε και παρουσιάζονται συνοπτικά μέσω γραφημάτων τα αποτελέσματα που προέκυψαν. Τέλος, παρουσιάζονται τα συμπεράσματα τηςΠερίληψη8παρούσας διπλωματικής όπως προέκυψαν από την επεξεργασία των ηλεκτρικών σημάτων του εγκεφάλου.