基于脑电信号的博弈决策预测方法研究

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1、国内图书分类号：TP39学校代码：10213国际图书分类号：681.3密级：公开工学硕士学位论文基于脑电信号的博弈决策预测方法研究硕士研究生：刘新磊导师：李海峰教授申请学位：工学硕士学科：计算机科学与技术所在单位：计算机科学与技术学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TP39U.D.C.:681.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONGAMEDECISIONPREDICTIONME

2、THODBASEDONEEGSIGNALCandidate:LiuXinleiSupervisor:Prof.LiHaifengAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:ComputerScienceandTechnologySchoolofComputerScienceandAffiliation:TechnologyDateofDefence:June，2016Degree-Conferring-Institution:Harb

3、inInstituteofTechnology摘要摘要博弈就是在多个人的行为相互作用的时候，每个人根据自己所掌握的信息和以往的生活经验，尽可能的做出使自己利益最大化决策的一种行为。近年来，随着心理学、神经科学、认知科学和计算机的快速发展，博弈活动脑认知状态的研究是当前研究十分重要的研究内容。为研究博弈活动的脑认知状态，本文设计了具有静息、博弈、出拳、反馈、休息五个阶段的典型博弈活动“石头-剪刀-布”实验范式。根据实验的设计过程，对被试在“石头-剪刀-布”游戏过程中的脑活动进行阶段性的划分。在博弈实验

4、设计的基础上，采集17名被试博弈活动的脑电数据。由于在实验过程中，脑电数据不可避免的会受到眨眼、水平眼电、垂直眼电、肌电等伪迹的干扰，所以对采集到的脑电数据进行离线伪迹去除操作。伪迹去除操作中，提出了使用基于Double-ICA的伪迹去除算法，并分别从时间、空间两方面对伪迹去除结果进行评估。为了更清楚“石头-剪刀-布”博弈活动的脑认知过程，本文对游戏的博弈阶段进行了脑认知状态分析。脑认知状态的分子主要从时域和频域两方面进行研究。在时域上，研究发现在博弈活动前段（0~4000毫秒）时间里，激活相关脑区

5、为负责视觉信息处理、以及高水平信息处理的脑区，与运动皮层被抑制。博弈活动的后半段（4000~5000毫秒）时间里激活的是与运动相关的运动皮层，负责视觉信息处理、以及高水平信息处理的脑区被抑制，即与“石头-剪刀-布”博弈活动相关的脑区为前额叶、颞区、枕叶。从频域上分析“石头-剪刀-布”博弈活动，研究结果表明与博弈相关的频段为与记忆相关的Theta频段、Alpha频段、和负责脑区之间信息传递的Gamma频段。根据上述结果，本文分别从统计学特征、时域特征和频域特征三个方面对被试出石头、剪刀、布三种情况下的

6、脑电信号（electroencephalograph，,EEG）进行特征提取。基于对博弈活动脑认知状态的分析结果，本问题是使用基于关联的特征选择方法对提取到的特征进行特征选择。最后使用SVM分类器进行留一法分类识别，达到了80%的识别率。关键词：博弈；Double-ICA；基于关联的特征选择方法；AR系数；功率谱-I-AbstractAbstractGameisaprocessofmakingdecision,whichwetrytomakeitbenefittoourselves,accordin

7、gtotheinformationtheyhave,whencompetingwitheachother.Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofthepsychology,physiology,neuroscienceandthecomputerscience,thestateofgamecognitiveplayaveryimportantroleintheresearch.Accordingtotheprocessoftheexperiment,wediv

8、idedthegameintodifferentstagesbasedonthedifferentactivitiesofthestatesofthebrain.Basedonexperimentdesign,wegathertheeegofthe17participants.Theeegdatacan’tavoidtotheblink,horizontalandverticaleyeelectricity,electromyographyandso,onthetra