Development of software for neuromarketing based on artificial intelligence and data science using high-performance computing and parallel programming technologies

Abstract

Присвячено науковому дослідженню в новому напрямі людської діяльності –нейромаркетингу. Актуальна важливість нейромаркетингових досліджень і розроблення для їх проведення програмних систем зумовлена сучасними можливостями встановлення патернів поведінки між споживачами та різними маркетинговими стимулами. В основі наукового дослідження щодо розроблення нового програмного забезпечення для нейромаркетингу використано сучасні методи й засоби штучного інтелекту й науки про дані (нейромережеві технології) з використанням технологій високопродуктивних обчислень та паралельного програмування. Проведено експериментальні вимірювання електричної активності мозку споживача на основі електроенцефалографічних сигналів залежно від різних маркетингових стимулів. На основі даних вимірювань розроблено прототип нового прикладного програмного забезпечення для нейромаркетологів. Оцінено якість роботи розробленого прототипу програмного забезпечення для нейромаркетингу. Зокрема, оцінено точність роботи розробленого нового прикладного програмного забезпечення на основі різних метрик якості, а саме, accuracy, f1 та roc_auc. Метрики якості розробленого нового прикладного програмного забезпечення для класифікації електричної активності мозку споживача на основі електроенцефалографічних сигналів, викликаних різними маркетинговими стимулами, набули значення: accuracy=92%, f1=92% та roc_auc=97% від споживання смачної та не смачної їжі; accuracy=92%, f1=96% та roc_auc=96% від нюху приємного та не приємного запахів; accuracy=97%, f1=97% та roc_auc=99.6% від прослуховування важкої та легкої музики; accuracy=88%, f1=88% та roc_auc=96% від перегляду смішного та сумного відео. Для наочної інтерпритованості точності класифікації диференціально по класах використано нормовані матриці помилок, а для оцінювання стійкої точності (не залежно від незбалансованих даних) використано ROC-криві. З отриманих метрик якості роботи розробленого нового прикладного програмного забезпечення для нейромаркетологів випливає висока точність класифікації різних активних станів мозку залежно від різних маркетингових стимулів

This paper deals with the scientific research in a new area of human activity – neuromarketing. The development of new software for neuromarketing research based on modern methods and tools of artificial intelligence and data science (neural network technologies) using technologies of highperformance computing and parallel programming are considered in this paper. The results of experimental measurements of electrical activity of the consumer's brain based on electroencephalographic signals depending on various types of marketing stimuli are presented in this paper. The quality of the developed software for neuromarketing is evaluated on the basis of various quality metrics