Отримання інформативних даних для когнітивних програмних систем на основі науки про дані

Abstract

В епоху технологій даних для медичних діагностичних когнітивних програмних систем тримано нові інформативні дані на основі топологічного аналізу даних у вигляді чисел Бетті. Ці нові інформативні дані можна застосовувати для медичних діагностичних когнітивних програмних систем і отримувати вищу точність діагностики нейродегенеративних захворювань. Це надзвичайно важливо, оскільки від їх точності залежить вибір протоколу лікування пацієнта. Вища точність функціонування медичних діагностичних когнітивних програмних систем досягається завдяки тому, що нові інформативні дані є топологічними даними, які у своїх значеннях враховують природу топологічної структури експериментально виміряних даних у вигляді електроенцефалографічних (ЕЕГ) сигналів, що характеризують активність роботи головного мозку пацієнта. На основі експериментальних даних – ЕЕГ сигналів та методів науки про дані топологічного аналізу даних отримано нові інформативні топологічні дані для розроблення високоточних медичних діагностичних когнітивних програмних систем у неврології. В основі наукового підходу використано методи та аналітичні техніки алгебраїчної топології, зокрема теорії категорій та симплиціальної геометрії (симплеціальних комплексів). Зокрема, топологічні дані – числа Бетті, які отримані на основі топологічного аналізу даних над експериментально виміряними ЕЕГ сигналами головного мозку людини являють собою кількість симплексів із дирками різної вимірності Вієторіс-Ріпс симплеціального комплексу. Для відбору ЕЕГ сигналів у дослідженні використано 16-ти канальний комплекс електроенцефалографічний НЕЙРОКОМ виробника медичного обладнання ХАІ-МЕДИКА. Результати вимірювань ЕЕГ сигналів мали вигляд двовимірних масивів. Індекси рядків інтерпретувалися як моменти часу вимірювань електроенцефалографом електричної активності мозку. індекси колонок інтерпритувалися, як канали (електроди) електроенцефалографа. Над кожним рядком таких двовимірних масивів виконано топологічний аналіз даних – хмара точок, яка утворена каналами електроенцефалографа. У фіксований момент часу вона перетворювалася в симплиціальний комплекс, у вершинах якого розташовані електроди електроенцефалографа

In the era of data technologies for medical diagnostic cognitive software systems, new informative data has been obtained based on topological data analysis in the form of Betti numbers. These new, more informative data can be applied to medical diagnostic cognitive software systems and obtain a higher accuracy in the diagnosis of neurodegenerative diseases, which is extremely important, since the choice of a patient's treatment protocol depends on their accuracy. The higher accuracy of the functioning of medical diagnostic cognitive software systems is achieved due to the fact that new informative data are topological data, which in their values take into account the nature of the topological structure of experimentally measured data in the form of electroencephalographic (EEG) signals characterizing the activity of the patient's brain. On the basis of experimental data - EEG signals and methods of data science - topological data analysis, new more informative topological data were obtained for the development of high-precision medical diagnostic cognitive software systems in neurology. The scientific approach is based on the methods and analytical techniques of algebraic topology, in particular, the theory of categories and simplicial geometry (simplicial complexes). In particular, topological data – Betti numbers, obtained on the basis of topological analysis of data on experimentally measured EEG signals of the human brain, represent the number of simplexes with holes of different dimensions of the Vietoris- Rips simplex complex