使用含噪声储层和可变激活函数的回声状态网络进行心电图心跳分类
本研究利用回声状态网络(ESN)模型对MIT-BIH心律失常数据库中的个体心电图心跳进行五分类评估,探究了储层隐藏层内部变量动态中存在噪声以及隐藏层细胞激活函数随机变化时的性能表现。研究发现最优ESN的整体准确率超过96%,各类别准确率在90.2%至99.1%之间,显著优于先前使用卷积神经网络等复杂方法的研究结果。值得注意的是,最佳ESN仅需在普通笔记本电脑CPU上训练40分钟,而达到与CNN研究(93.4%准确率)相当性能仅需6分钟,远低于CNN通常所需的2-3天训练时间。研究还揭示ESN在储层隐藏变量动态中添加高斯噪声时仍保持极强鲁棒性,即使噪声幅度高达200%时准确率仅从92%降至82%,且激活函数存在随机变化时性能基本不变,这一特性为ESN在模拟硬件实现和医疗实时监测领域的应用提供了重要依据,表明其在时间序列分类任务中具有巨大潜力,特别是在资源受限的物联网和边缘计算环境中。

