MLGO微算法科技时空卷积与双重注意机制驱动的脑信号多任务分类算法

在人工智能快速演进与脑机接口（BCI）持续深化发展的今天，多模态脑信号融合成为推动脑科学技术应用突破的重要方向。针对当前非侵入性脑信号分析中存在的诸多瓶颈，微算法科技（NASDAQ:MLGO）自主研发出一种创新性的融合分析算法技术——融合时空卷积和双重注意机制的EEG-fNIRS多模态脑信号分类算法。该技术显著提升了多模态信号在复杂任务中的解码能力，更以轻量级的架构，实现了可部署于实时BCI系统的分类性能优化，填补了现有方法对实时性与精度之间权衡难题的空白。
脑机接口（Brain-Computer Interface, BCI）致力于通过解码大脑活动来实现人与机器的直接通信。然而，目前非侵入性脑信号采集技术如脑电图（Electroencephalography, EEG）和功能性近红外光谱（Functional Near-Infrared Spectroscopy, fNIRS）均存在各自的局限性。EEG具有高时间分辨率但空间定位能力较差；fNIRS则提供了较好的空间分布信息但缺乏足够的时间响应速度。单独使用任何一种模态都可能导致对用户意图的片面解读或信号信息的损失。
近年来，EEG-fNIRS的多模态脑信号融合技术逐渐受到重视，其优势在于融合了两种模态的互补特性，显著提升了脑信号解码的准确性和稳定性。但多模态融合仍面临两个核心挑战：一是如何在信息融合过程中有效保留关键特征，避免信号间的信息冗余与丢失；二是在保证算法性能的同时，实现模型的轻量化和可实时部署性。
微算法科技设计的算法技术结构融合了多个先进组件，全面考虑EEG与fNIRS两类信号的差异性与协同性。其核心包括以下几个关键模块：预处理层、时空卷积特征提取网络、双重注意融合机制以及多任务输出分类器。
首先，EEG与fNIRS数据分别经过独立预处理，EEG信号采用带通滤波、伪迹剔除与标准化操作，以增强频域特征；fNIRS则使用光程校正与氧合/脱氧血红蛋白分离处理，以获得准确的血流动态。两个数据源分别转化为张量输入，输入进卷积网络中以提取底层特征。
随后，时空卷积网络（Spatio-Temporal Convolution Network, ST-CNN）分别应用于两种模态。这种结构能够同时捕捉信号在时间维度上的动态变化和在空间通道之间的交互模式。例如，在EEG中，不同电极间的信号组合具有强烈的空间相关性；在fNIRS中，探头布置区域则体现出皮质区域活动的空间局部性。微算法科技通过3D卷积结构有效整合时间序列与通道信息，构建深层语义表示。
为了增强不同模态之间的互补特性，微算法科技（NASDAQ:MLGO）引入双重注意机制（Dual Attention Mechanism）。第一级是模态内注意力（Intra-modal Attention），其作用是强化模态内部关键特征的权重分布，提升局部识别能力；第二级是模态间注意力（Inter-modal Attention），负责在融合前对两个模态的特征图进行加权匹配，使得融合后的信息具备协同判别性。两级注意力的结合能够有效解决通用模型中模态主导与模态冲突问题，实现更加稳健的信息融合。
最终输出通过多任务分类器进行并行预测，兼顾主任务（运动想象分类）与副任务（模态分类、通道判别等）间的关系。多任务学习架构提升了模型对非运动状态下信号噪声的容错能力，同时增加了泛化性能。
微算法科技该技术较于传统融合方法在多个层面上实现了显著突破。首先，摒弃了依赖人工设计的特征选择与通道剪枝方法，而采用深度神经网络自适应提取特征。这不仅减少了人为先验偏差，也提升了适应不同受试者的能力。其次，采用了时空融合与注意机制结合的混合模型架构，既提升了感知能力，又大大压缩了模型的计算量。此外，多任务结构提供了丰富的标签反馈机制，提升了小样本场景下的训练稳定性与学习效率。结合迁移学习策略，该模型在跨实验、跨受试者的泛化测试中表现出显著优势，解决了多模态脑信号模型训练对大规模数据依赖的问题。
微算法科技融合EEG-fNIRS脑信号的多模态分类算法技术，展示了神经智能与深度学习融合的巨大潜力。通过引入时空卷积结构与双重注意力机制，该算法不仅有效提升了信号分类的准确性和鲁棒性，还克服了传统BCI系统在实时性与特征保留之间的权衡问题，实现了理论研究向实际部署的关键跨越。
作为一种面向未来的脑机交互解决方案，该技术具备高度的可扩展性和移植性，微算法科技将持续优化模型结构，引入自监督学习、联邦建模等新机制，进一步推动多模态脑信号融合技术在实际场景中的普及与落地。随着人工智能与脑科学的不断融合，相信该技术将在认知神经科学、智慧医疗和下一代交互系统中发挥越来越关键的作用。