KR102336111B1 - A method and computing device for creating a neural network model that outputs brain age prediction information based on eeg data - Google Patents

A method and computing device for creating a neural network model that outputs brain age prediction information based on eeg data Download PDF

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KR102336111B1
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Abstract

Disclosed is a method for generating a neural network model that provides brain age prediction information based on the brain wave data performed by one or more processors of a computing device for realizing the task described above. The method comprises: a step of acquiring a plurality of brain wave data and a plurality of body data corresponding to each of a plurality of users; a step of constructing learning data set based on the plurality of brain wave data and the plurality of body data; and a step of generating a brain age prediction model by performing learning for one or more network functions through the learning data set, wherein the brain age prediction model outputs the brain age prediction information by inputting the brain wave data and body data of the user as inputs. Therefore, the present invention is capable of having an effect of treating early for brain symptoms related to developmental delay.

Description

뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 방법 및 컴퓨팅 장치{A METHOD AND COMPUTING DEVICE FOR CREATING A NEURAL NETWORK MODEL THAT OUTPUTS BRAIN AGE PREDICTION INFORMATION BASED ON EEG DATA}A METHOD AND COMPUTING DEVICE FOR CREATING A NEURAL NETWORK MODEL THAT OUTPUTS BRAIN AGE PREDICTION INFORMATION BASED ON EEG DATA}

본 개시는 사용자로부터 측정된 뇌파 데이터에 기반한 분석 정보를 제공하는 것으로, 보다 구체적으로, 뇌파 데이터에 기초하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하기 위한 신경망 알고리즘을 생성하는 컴퓨팅 장치를 제공하기 위함이다. The present disclosure provides analysis information based on EEG data measured from a user, and more specifically, to provide a computing device for generating a neural network algorithm for providing brain age prediction information based on EEG data.

일반적으로 사람의 뇌는 나이가 듦에 따라 성장하고 노화하는 과정을 거치게 된다.In general, the human brain goes through a process of growth and aging as it ages.

뇌가 정상적인 성장 과정을 밟지 못하여 연령에 비해 늦은 성장을 보이는 경우, 뇌 발달 지연과 같은 질환과 연결될 가능성이 있다. 반대로 연결에 비해 뇌가 빠른 노화를 보이는 경우 치매 등 퇴행성 질환이 발생할 가능성이 있다. If the brain fails to follow the normal growth process and develops late for its age, it may be linked to diseases such as brain development delay. Conversely, if the brain shows rapid aging compared to connectivity, degenerative diseases such as dementia may occur.

한편, 최근 소아청소년의 발달 장애 가능성을 예측하고자 하는 다양한 시도가 이루어지고 있다. 예컨대, 자폐아와 정상인 간의 뇌파 비교를 통해 자폐아에게서 특유의 뇌파를 발견하는 등 다양한 시도가 이루어지고 있다. 이러한 발달 장애는, 소아 청소년의 성장에 있어 여러 기능 영역(가정, 학교, 사회 등)에 지장을 야기할 수 있으므로, 최대한 조기에 정확한 예측이 필요하다. 특히 초등학생 3~10%는 언어발달 지연이 나타나는데, 이는 자폐증 등과 같이 발달 지연의 가장 흔한 증상이다.Meanwhile, various attempts have been made to predict the possibility of developmental disabilities in children and adolescents. For example, various attempts have been made, such as discovering a unique EEG in an autistic child by comparing the EEG between an autistic child and a normal person. Since these developmental disorders can cause difficulties in various functional areas (home, school, society, etc.) in the growth of children and adolescents, accurate prediction as early as possible is required. In particular, 3~10% of elementary school students have language development delay, which is the most common symptom of developmental delay such as autism.

즉, 객관적인 뇌 나이를 측정하는 것은, 개인의 뇌 성장 및 노화 진행 정도를 정확하게 판단하여 상황에 맞는 처방 또는 관리를 할 수 있도록 하는 척도가 될 수 있다.In other words, measuring the brain age objectively can be a measure for accurately judging an individual's brain growth and aging progress, so that a prescription or management can be made according to the situation.

따라서, 당 업계에는 뇌파 데이터에 기초하여 피험자의 뇌 나이 정도 또는, 발달 장애의 원인을 유발하는 뇌의 위치와 주파수를 식별하여 의학적인 진단 및 조기 치료에 기여할 수 있는 정보를 제공하는 신경망 알고리즘을 생성하기 위한 컴퓨터 프로그램에 대한 수요가 존재할 수 있다.Therefore, in the art, based on EEG data, a neural network algorithm that provides information that can contribute to medical diagnosis and early treatment by identifying the brain location and frequency that causes the brain age of a subject or the cause of a developmental disorder is generated. There may be a need for a computer program to do this.

대한민국 공개특허 10-2017-0073557호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0073557

본 개시는 전술한 배경 기술에 대응하여 안출된 것으로, 뇌파 데이터에 기초하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하기 위한 신경망 알고리즘을 생성하는 컴퓨팅 장치를 제공할 수 있다. The present disclosure has been made in response to the above-described background technology, and may provide a computing device for generating a neural network algorithm for providing brain age prediction information based on EEG data.

본 개시가 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present disclosure are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 개시 일 실시예에서 컴퓨팅 장치의 하나 이상의 프로세서에서 수행되는 뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 방법이 개시된다. 상기 방법은, 복수의 사용자 각각에 대응하는 복수의 뇌파 데이터 및 복수의 신체 데이터를 획득하는 단계, 상기 복수의 뇌파 데이터 및 상기 복수의 신체 데이터에 기초하여 학습 데이터 세트를 구축하는 단계 및 상기 학습 데이터 세트를 통해 하나 이상의 네트워크 함수에 대한 학습을 수행하여 뇌 나이 예측 모델을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 뇌 나이 예측 모델은, 사용자의 뇌파 데이터 및 신체 데이터를 입력으로 하여 뇌 나이 예측 정보를 출력하는 것을 특징으로 할 수 있다. Disclosed is a method for generating a neural network model that provides brain age prediction information based on EEG data performed by one or more processors of a computing device in an embodiment of the present disclosure for solving the above-described problem. The method includes: acquiring a plurality of brain wave data and a plurality of body data corresponding to each of a plurality of users; building a learning data set based on the plurality of brain wave data and the plurality of body data; and the learning data Generating a brain age prediction model by performing learning on one or more network functions through a set, wherein the brain age prediction model outputs brain age prediction information by inputting the user's EEG data and body data as inputs can be characterized as

대안적인 실시예에서, 상기 복수의 신체 데이터는, 각 사용자의 뇌 나이 예측에 기반이 되는 정보로, 상기 복수의 사용자 각각에 대응하는 나이 및 성별에 대한 정보를 포함하며, 상기 학습 데이터 세트를 구축하는 단계는, 상기 복수의 뇌파 데이터에 기초하여 학습 입력 데이터 세트를 구축하고 상기 복수의 신체 데이터에 기초하여 학습 출력 데이터 세트를 구축함으로써, 상기 학습 입력 데이터 세트 및 상기 학습 출력 데이터 세트를 포함하는 상기 학습 데이터 세트를 구축하는 단계를 포함할 수 있다. In an alternative embodiment, the plurality of body data is information based on prediction of brain age of each user, and includes information on age and gender corresponding to each of the plurality of users, and constructing the learning data set The step of constructing a learning input data set based on the plurality of brain wave data and constructing a learning output data set based on the plurality of body data, thereby including the learning input data set and the learning output data set building a training data set.

대안적인 실시예에서, 상기 복수의 뇌파 데이터 각각은, 복수의 채널 각각을 통해 획득되는 것을 특징으로 하며, 상기 학습 데이터 세트를 구축하는 단계는, 상기 복수의 사용자 각각의 나이 및 성별 각각에 기초하여 상기 복수의 사용자 각각에 대응하는 뇌파 데이터를 구분하여 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트를 구축하는 단계 및 각 뇌파 데이터에 대응하는 상기 복수의 채널 각각의 위치에 기초하여 상기 하나 이상의 입력 데이터 세트 각각을 분할하여 하나 이상의 학습 입력 서브 데이터 세트를 구축하는 단계를 포함할 수 있다. In an alternative embodiment, each of the plurality of EEG data is characterized in that it is acquired through each of a plurality of channels, and the step of constructing the learning data set includes: based on each age and gender of each of the plurality of users Building one or more learning input data sets by dividing the brain wave data corresponding to each of the plurality of users, and dividing each of the one or more input data sets based on the location of each of the plurality of channels corresponding to each brain wave data building one or more training input sub-data sets.

대안적인 실시예에서, 상기 하나 이상의 학습 입력 서브 데이터 세트 각각은, 각 사용자의 하나 이상의 뇌 영역 각각에 관련한 학습 데이터이며, 적어도 일부 중첩 채널을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. In an alternative embodiment, each of the one or more learning input sub-data sets is learning data related to each of one or more brain regions of each user, and may be characterized in that it has at least some overlapping channels.

대안적인 실시예에서, 상기 뇌 나이 예측 정보는, 상기 사용자의 뇌 나이에 관련한 수치 예측 정보 및 뇌 나이 산정 요인 정보 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 뇌 나이 산정 요인 정보는, 상기 뇌 나이 정보 산정에 기반이 된 뇌 영역 및 주파수에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In an alternative embodiment, the brain age prediction information includes at least one of numerical prediction information and brain age estimation factor information related to the user's brain age, and the brain age estimation factor information is used for calculating the brain age information. It may be characterized in that it includes information about the brain region and frequency based on it.

대안적인 실시예에서, 상기 학습 데이터 세트에 대한 전처리를 수행하는 단계를 더 포함하고, 상기 전처리를 수행하는 단계는, 사전 결정된 범위의 주파수에 대응하는 뇌파 데이터에 관련한 피처를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. In an alternative embodiment, the method may further include performing pre-processing on the training data set, wherein performing the pre-processing may include removing features related to EEG data corresponding to a predetermined range of frequencies. can

대안적인 실시예에서, 상기 전처리를 수행하는 단계는, 상기 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트 각각에 대응하는 복수의 피처 각각에 대하여 사전 결정된 변환을 수행하는 단계, 상기 변환된 복수의 피처들에 기반하여 이상치를 탐색하는 단계 및 상기 이상치로 탐색된 피처값들을 상기 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트 각각에 대응하는 피처들 중 최대값에 대응하는 최대값 피처로 대체하는 단계를 포함할 수 있다. In an alternative embodiment, performing the pre-processing comprises: performing a predetermined transformation on each of a plurality of features corresponding to each of the one or more sets of learning input data; The method may include searching for values and replacing the feature values found as outliers with a maximum feature corresponding to a maximum value among features corresponding to each of the one or more learning input data sets.

대안적인 실시예에서, 상기 변환된 복수의 피처들에 기반하여 이상치를 탐색하는 단계는, 상기 변환된 복수의 피처들 중 제 1 기준값 보다 작거나 또는 제 2 기준값 보다 큰 값을 가지는 피처들을 이상치로 결정하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 기준값은, 상기 변환된 복수의 피처들에 대응하는 제 1 사분위수와 사분범위의 3배에 해당하는 값의 차이에 기반하여 결정되며, 상기 제 2 기준값은, 상기 변환된 복수의 피처들에 대응하는 제 3 사분위수와 사분범위의 3배에 해당하는 값의 합에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 할 수 있다. In an alternative embodiment, the step of searching for outliers based on the transformed plurality of features may include converting features having a value smaller than a first reference value or greater than a second reference value among the plurality of transformed features as outliers. determining, wherein the first reference value is determined based on a difference between a first quartile corresponding to the plurality of transformed features and a value corresponding to three times the interquartile range, and the second reference value is , may be determined based on the sum of a third quartile corresponding to the plurality of transformed features and a value corresponding to three times the interquartile range.

대안적인 실시예에서, 상기 뇌 나이 예측 모델을 생성하는 단계는, 상기 하나 이상의 학습 입력 서브 데이터 세트 및 상기 하나 이상의 학습 입력 서브 데이터 세트 각각에 대응하는 학습 출력 데이터 세트 각각을 활용하여 상기 하나 이상의 네트워크 함수에 대한 학습을 수행하여 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델을 생성하는 단계를 포함하며, 상기 뇌 나이 예측 모델은, 랜덤 포레스트(Random forest) 기반 신경망 모델로, 상기 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델을 포함하며, 상기 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델 중 적어도 하나를 통해 출력된 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 정보에 기초하여 상기 뇌 나이 예측 정보를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다. In an alternative embodiment, the generating the brain age prediction model comprises: utilizing each of the one or more learning input sub-data sets and a learning output data set corresponding to each of the one or more learning input sub-data sets to the one or more networks generating one or more brain age prediction sub-models by performing learning on a function, wherein the brain age prediction model is a random forest-based neural network model, and includes the one or more brain age prediction sub-models and generating the brain age prediction information based on one or more brain age prediction sub-information output through at least one of the one or more brain age prediction sub-models.

대안적인 실시예에서, 검증 데이터 세트와 테스트 데이터 세트 간의 교차 검증을 통해 상기 학습 데이터 세트 중 적어도 일부를 제거하는 단계 및 상기 뇌 나이 예측 서브 모델 각각에 대응하는 복수의 피처 중 피처 중요도 값을 기준으로 적어도 하나의 피처를 제거하여 중요 피처를 선별하는 단계를 더 포함할 수 있다. In an alternative embodiment, removing at least a portion of the training data set through cross-validation between a validation data set and a test data set, and based on a feature importance value among a plurality of features corresponding to each of the brain age prediction submodels The method may further include selecting important features by removing at least one feature.

본 개시의 다른 일 실시예에서, 뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 컴퓨팅 장치가 개시된다. 상기 컴퓨팅 장치는, 하나 이상의 코어를 포함하는 프로세서, 상기 프로세서에서 실행가능한 프로그램 코드들을 저장하는 메모리 및 사용자 단말과 데이터를 송수신하는 네트워크부를 포함하고, 상기 프로세서는, 복수의 사용자 각각에 대응하는 복수의 뇌파 데이터 및 복수의 신체 데이터를 획득하고, 상기 복수의 뇌파 데이터 및 상기 복수의 신체 데이터에 기초하여 학습 데이터 세트를 구축하고, 상기 학습 데이터 세트를 통해 하나 이상의 네트워크 함수에 대한 학습을 수행하여 뇌 나이 예측 모델을 생성하며, 상기 뇌 나이 예측 모델은, 사용자의 뇌파 데이터를 입력으로 하여 뇌 나이 예측 정보를 출력하는 것을 특징으로 할 수 있다. In another embodiment of the present disclosure, a computing device for generating a neural network model providing brain age prediction information based on EEG data is disclosed. The computing device includes a processor including one or more cores, a memory for storing program codes executable in the processor, and a network unit for transmitting and receiving data to and from a user terminal, wherein the processor includes a plurality of processors corresponding to each of a plurality of users. Acquire brain wave data and a plurality of body data, build a learning data set based on the plurality of brain wave data and the plurality of body data, and perform learning on one or more network functions through the learning data set to age the brain A prediction model is generated, and the brain age prediction model may be characterized in that brain age prediction information is output by inputting the user's EEG data as an input.

본 개시의 또 다른 실시예에서, 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 개시된다. 상기 컴퓨터 프로그램은, 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 경우, 상기 하나 이상의 프로세서들로 하여금 뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 이하 동작들을 수행하도록 하며, 상기 동작들은: 복수의 사용자 각각에 대응하는 복수의 뇌파 데이터 및 복수의 신체 데이터를 획득하는 동작, 상기 복수의 뇌파 데이터 및 상기 복수의 신체 데이터에 기초하여 학습 데이터 세트를 구축하는 동작 및 상기 학습 데이터 세트를 통해 하나 이상의 네트워크 함수에 대한 학습을 수행하여 뇌 나이 예측 모델을 생성하는 동작을 포함하고, 상기 뇌 나이 예측 모델은, 사용자의 뇌파 데이터를 입력으로 하여 뇌 나이 예측 정보를 출력하는 것을 특징으로 할 수 있다. In another embodiment of the present disclosure, a computer program stored in a computer-readable storage medium is disclosed. The computer program, when executed on one or more processors, causes the one or more processors to perform the following operations for generating a neural network model providing brain age prediction information based on EEG data, wherein the operations include: obtaining a plurality of brain wave data and a plurality of body data corresponding to each of the users of and generating a brain age prediction model by performing learning on a network function, wherein the brain age prediction model receives brain wave data of a user as an input and outputs brain age prediction information.

본 개시의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the present disclosure are included in the detailed description and drawings.

본 개시는 전술한 배경 기술에 대응하여 안출된 것으로, 뇌파 데이터에 기초하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 알고리즘을 생성하기 위한 컴퓨팅 장치를 제공할 수 있다.The present disclosure has been made in response to the above-described background technology, and may provide a computing device for generating a neural network algorithm that provides brain age prediction information based on EEG data.

또한, 트리 구조의 신경망 구조를 통해 예측 결과에 있어 어떤 피처들이 주요한 영향을 미쳤는지 파악하고, 단계적으로 피처를 최소화시킴으로써, 예측 정보의 정확도를 향상시키는 효과를 제공할 수 있다. 이에 따라, 고비용을 들이지 않고도 원인을 유발하는 뇌의 위치와 주파수에 대한 정보를 기반으로 발달 지연에 관련된 뇌 증상을 조기에 치료할 수 있다는 기대 효과가 있다. In addition, it is possible to provide the effect of improving the accuracy of prediction information by identifying which features had a major influence on the prediction results through the tree-structured neural network structure and minimizing the features in stages. Accordingly, there is an expected effect of early treatment of brain symptoms related to developmental delay based on information on the location and frequency of the brain causing the cause without incurring high costs.

본 개시의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present disclosure are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

다양한 양상들이 이제 도면들을 참조로 기재되며, 여기서 유사한 참조 번호들은 총괄적으로 유사한 구성요소들을 지칭하는데 이용된다. 이하의 실시예에서, 설명 목적을 위해, 다수의 특정 세부사항들이 하나 이상의 양상들의 총체적 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 그러한 양상(들)이 이러한 구체적인 세부사항들 없이 실시될 수 있음은 명백할 것이다.
도 1은 본 개시의 일 실시예와 뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 컴퓨팅 장치의 다양한 양태가 구현될 수 있는 시스템을 나타낸 개념도를 도시한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예와 관련된 뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 컴퓨팅 장치의 블록 구성도를 도시한다.
도 3은 본 개시의 일 실시예와 관련된 뇌파 데이터에 관련한 복수의 채널의 위치를 예시적으로 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예와 관련된 교차검증 시뮬레이션 결과를 예시적으로 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예와 관련된 뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 방법을 예시적으로 나타낸 순서도를 도시한다.
도 6은 본 개시의 일 실시예와 관련된 하나 이상의 네트워크 함수를 나타낸 개략도이다.
Various aspects are now described with reference to the drawings, wherein like reference numbers are used to refer to like elements collectively. In the following example, for purposes of explanation, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of one or more aspects. It will be evident, however, that such aspect(s) may be practiced without these specific details.
1 is a conceptual diagram illustrating a system in which various aspects of a computing device for generating a neural network model providing brain age prediction information based on an embodiment of the present disclosure and EEG data can be implemented.
2 is a block diagram of a computing device for generating a neural network model that provides brain age prediction information based on EEG data related to an embodiment of the present disclosure.
3 is an exemplary diagram illustrating positions of a plurality of channels related to brain wave data related to an embodiment of the present disclosure.
4 is an exemplary diagram illustrating cross-validation simulation results related to an embodiment of the present disclosure.
5 is a flowchart exemplarily illustrating a method for generating a neural network model providing brain age prediction information based on EEG data related to an embodiment of the present disclosure.
6 is a schematic diagram illustrating one or more network functions related to an embodiment of the present disclosure.

본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 개시의 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present disclosure, and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present disclosure is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the present embodiments are provided so that the disclosure of the present disclosure is complete, and those of ordinary skill in the art to which the present disclosure belongs It is provided to fully inform those skilled in the art of the scope of the present disclosure, which is only defined by the scope of the claims.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 개시를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 개시의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present disclosure. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the stated components. Like reference numerals refer to like elements throughout, and "and/or" includes each and every combination of one or more of the recited elements. Although "first", "second", etc. are used to describe various elements, these elements are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the spirit of the present disclosure.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may have the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this disclosure belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless specifically defined explicitly.

명세서에서 사용되는 "부" 또는 “모듈”이라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부" 또는 “모듈”은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부" 또는 “모듈”은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부" 또는 “모듈”은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부" 또는 “모듈”은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부" 또는 “모듈”들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부" 또는 “모듈”들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부" 또는 “모듈”들로 더 분리될 수 있다.As used herein, the term “unit” or “module” refers to a hardware component such as software, FPGA, or ASIC, and “unit” or “module” performs certain roles. However, “part” or “module” is not meant to be limited to software or hardware. A “unit” or “module” may be configured to reside on an addressable storage medium or to reproduce one or more processors. Thus, as an example, “part” or “module” refers to components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, processes, functions, properties, Includes procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. Components and functionality provided within “parts” or “modules” may be combined into a smaller number of components and “parts” or “modules” or as additional components and “parts” or “modules”. can be further separated.

본 명세서에서, 컴퓨터는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 모든 종류의 하드웨어 장치를 의미하는 것이고, 실시 예에 따라 해당 하드웨어 장치에서 동작하는 소프트웨어적 구성도 포괄하는 의미로서 이해될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터는 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크톱, 노트북 및 각 장치에서 구동되는 사용자 클라이언트 및 애플리케이션을 모두 포함하는 의미로서 이해될 수 있으며, 또한 이에 제한되는 것은 아니다.In this specification, a computer refers to all types of hardware devices including at least one processor, and may be understood as encompassing software configurations operating in the corresponding hardware device according to embodiments. For example, a computer may be understood to include, but is not limited to, smart phones, tablet PCs, desktops, notebooks, and user clients and applications running on each device.

당업자들은 추가적으로 여기서 개시된 실시예들과 관련되어 설명된 다양한 예시 적 논리적 블록들, 구성들, 모듈들, 회로들, 수단들, 로직들, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양쪽 모두의 조합들로 구현될 수 있음을 인식해야 한다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호교환성을 명백하게 예시하기 위해, 다양한 예시적 컴포넌트들, 블록들, 구성들, 수단들, 로직들, 모듈들, 회로들, 및 단계들은 그들의 기능성 측면에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능성이 하드웨어로 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 전반적인 시스템에 부과된 특정 어플리케이션(application) 및 설계 제한들에 달려 있다. 숙련된 기술자들은 각각의 특정 어플리케이션들을 위해 다양한 방법들로 설명된 기능성을 구현할 수 있다. 다만, 그러한 구현의 결정들이 본 개시내용의 영역을 벗어나게 하는 것으로 해석되어서는 안된다.Those skilled in the art will further appreciate that the various illustrative logical blocks, configurations, modules, circuits, means, logics, and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein may be implemented in electronic hardware, computer software, or combinations of both. It should be recognized that they can be implemented with To clearly illustrate this interchangeability of hardware and software, various illustrative components, blocks, configurations, means, logics, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented as hardware or software depends upon the particular application and design constraints imposed on the overall system. Skilled artisans may implement the described functionality in varying ways for each particular application. However, such implementation decisions should not be interpreted as causing a departure from the scope of the present disclosure.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 명세서에서 설명되는 각 단계들은 컴퓨터에 의하여 수행되는 것으로 설명되나, 각 단계의 주체는 이에 제한되는 것은 아니며, 실시 예에 따라 각 단계들의 적어도 일부가 서로 다른 장치에서 수행될 수도 있다.Each step described in this specification is described as being performed by a computer, but the subject of each step is not limited thereto, and at least a portion of each step may be performed in different devices according to embodiments.

도 1은 본 개시의 일 실시예와 관련된 뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 컴퓨팅 장치의 다양한 양태가 구현될 수 있는 시스템을 나타낸 개념도를 도시한다.1 is a conceptual diagram illustrating a system in which various aspects of a computing device for generating a neural network model providing brain age prediction information based on EEG data related to an embodiment of the present disclosure can be implemented.

본 개시의 실시예들에 따른 시스템은 컴퓨팅 장치(100), 사용자 단말(10), 외부 서버(20), 뇌파 데이터 획득 장치(30) 및 네트워크를 포함할 수 있다. 도 1에서 도시되는 컴포넌트들은 예시적인 것으로서, 추가적인 컴포넌트들이 존재하거나 또는 도 1에서 도시되는 컴포넌트들 중 일부는 생략될 수 있다. 본 개시의 실시예들에 따른 컴퓨팅 장치(100), 사용자 단말(10), 외부 서버(20) 및 뇌파 데이터 획득 장치(30)는 네트워크를 통해, 본 개시의 일 실시예들에 따른 시스템을 위한 데이터를 상호 송수신할 수 있다.A system according to embodiments of the present disclosure may include a computing device 100 , a user terminal 10 , an external server 20 , an EEG data acquisition device 30 , and a network. The components illustrated in FIG. 1 are exemplary, and additional components may be present or some of the components illustrated in FIG. 1 may be omitted. The computing device 100, the user terminal 10, the external server 20, and the EEG data acquisition device 30 according to the embodiments of the present disclosure are through a network, for the system according to the embodiments of the present disclosure. Data can be transmitted and received with each other.

본 개시의 실시예들에 따른 네트워크는 공중전화 교환망(PSTN: Public Switched Telephone Network), xDSL(x Digital Subscriber Line), RADSL(Rate Adaptive DSL), MDSL(Multi Rate DSL), VDSL(Very High Speed DSL), UADSL(Universal Asymmetric DSL), HDSL(High Bit Rate DSL) 및 근거리 통신망(LAN) 등과 같은 다양한 유선 통신 시스템들을 사용할 수 있다.Networks according to embodiments of the present disclosure include Public Switched Telephone Network (PSTN), x Digital Subscriber Line (xDSL), Rate Adaptive DSL (RADSL), Multi Rate DSL (MDSL), Very High Speed DSL (VDSL). ), a variety of wired communication systems such as Universal Asymmetric DSL (UADSL), High Bit Rate DSL (HDSL), and Local Area Network (LAN) can be used.

또한, 여기서 제시되는 네트워크는 CDMA(Code Division Multi Access), TDMA(Time Division Multi Access), FDMA(Frequency Division Multi Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multi Access), SC-FDMA(Single Carrier-FDMA) 및 다른 시스템들과 같은 다양한 무선 통신 시스템들을 사용할 수 있다.In addition, the networks presented herein include Code Division Multi Access (CDMA), Time Division Multi Access (TDMA), Frequency Division Multi Access (FDMA), Orthogonal Frequency Division Multi Access (OFDMA), Single Carrier-FDMA (SC-FDMA) and Various wireless communication systems may be used, such as other systems.

본 개시의 실시예들에 따른 네트워크는 유선 및 무선 등과 같은 그 통신 양태를 가리지 않고 구성될 수 있으며, 단거리 통신망(PAN: Personal Area Network), 근거리 통신망(WAN: Wide Area Network) 등 다양한 통신망으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 네트워크는 공지의 월드와이드웹(WWW: World Wide Web)일 수 있으며, 적외선(IrDA: Infrared Data Association) 또는 블루투스(Bluetooth)와 같이 단거리 통신에 이용되는 무선 전송 기술을 이용할 수도 있다. 본 명세서에서 설명된 기술들은 위에서 언급된 네트워크들뿐만 아니라, 다른 네트워크들에서도 사용될 수 있다.The network according to the embodiments of the present disclosure may be configured regardless of its communication mode, such as wired and wireless, and is composed of various communication networks such as a personal area network (PAN) and a wide area network (WAN). can be In addition, the network may be a well-known World Wide Web (WWW), and may use a wireless transmission technology used for short-range communication, such as infrared (IrDA) or Bluetooth (Bluetooth). The techniques described herein may be used in the networks mentioned above, as well as in other networks.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 사용자 단말(10)은 컴퓨팅 장치(100) 또는 뇌파 데이터 획득 장치(30)와의 정보 교환을 통해 뇌파 데이터에 기반한 뇌 나이 예측 정보를 제공받을 수 있는 단말로, 사용자가 소지한 단말을 의미할 수 있다. 예컨대, 사용자 단말(10)은 뇌 나이에 관련한 수치 예측 정보 또는 예측된 뇌 나이의 대한 판단 요인 관련 정보 등을 획득하고자 하는 사용자에 관련한 단말일 수 있다. 또한, 예를 들어, 사용자 단말(10)은 뇌파 데이터에 관련한 분석 결과를 사용자(예컨대, 검진자)에게 제공하는 검사자(예컨대, 전문의)와 관련한 단말일 수 있다. 사용자 단말(10)이 검진자에게 검진 결과를 제공하는 검사자에 관련한 단말인 경우, 컴퓨팅 장치(100)로부터 획득한 뇌 나이 예측 정보는 검사자의 검진 결과 판독(또는, 분석)을 위한 의료 보조 단말로 활용될 수 있다. 이러한, 사용자 단말(10)은 디스플레이를 구비하고 있어서, 사용자의 입력을 수신하고, 사용자에게 임의의 형태의 출력을 제공할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the user terminal 10 is a terminal capable of receiving brain age prediction information based on EEG data through information exchange with the computing device 100 or the EEG data acquisition device 30, and the user may mean a terminal possessed by For example, the user terminal 10 may be a terminal related to a user who wants to obtain numerical prediction information related to brain age or information related to a determining factor of the predicted brain age. Also, for example, the user terminal 10 may be a terminal related to an examiner (eg, a medical professional) that provides an analysis result related to EEG data to a user (eg, the examinee). When the user terminal 10 is a terminal related to an examiner that provides examination results to the examinee, brain age prediction information obtained from the computing device 100 is used as a medical assistant terminal for reading (or analyzing) the examination result of the examinee can be As such, the user terminal 10 is provided with a display, may receive a user's input, and provide an output of any type to the user.

사용자 단말(10)은 컴퓨팅 장치(100)와 통신을 위한 메커니즘을 갖는 시스템에서의 임의의 형태의 엔티티(들)를 의미할 수 있다. 예를 들어, 이러한 사용자 단말(10)은 PC(personal computer), 노트북(note book), 모바일 단말기(mobile terminal), 스마트 폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet pc) 및 웨어러블 디바이스(wearable device) 등을 포함할 수 있으며, 유/무선 네트워크에 접속할 수 있는 모든 종류의 단말을 포함할 수 있다. 또한, 사용자 단말(10)은 에이전트, API(Application Programming Interface) 및 플러그-인(Plug-in) 중 적어도 하나에 의해 구현되는 임의의 서버를 포함할 수도 있다. 또한, 사용자 단말(10)은 애플리케이션 소스 및/또는 클라이언트 애플리케이션을 포함할 수 있다.The user terminal 10 may refer to any type of entity(s) in a system having a mechanism for communication with the computing device 100 . For example, the user terminal 10 is a personal computer (PC), a notebook (note book), a mobile terminal (mobile terminal), a smart phone (smart phone), a tablet PC (tablet pc), and a wearable device (wearable device) and the like, and may include all types of terminals capable of accessing a wired/wireless network. In addition, the user terminal 10 may include an arbitrary server implemented by at least one of an agent, an application programming interface (API), and a plug-in. In addition, the user terminal 10 may include an application source and/or a client application.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 외부 서버(20)는 복수의 사용자들에 대한 건강검진 정보 또는 뇌파 검진 정보 등을 저장하는 서버일 수 있다. 예를 들어, 외부 서버(20)는 병원 서버 및 정부 서버 중 적어도 하나일 수 있으며, 복수의 사용자들에 대한 뇌파 검진 기록, 전자건강기록 및 전자의료기록 등에 관한 정보를 저장하는 서버일 수 있다. 예를 들어, 뇌파 검진 기록은 사용자의 신체 일 영역으로부터 복수 개의 채널 각각을 통해 획득되는 다양한 주파수 대역대의 뇌파 데이터에 관한 정보 및 해당 정보들에 대응하는 뇌파 진단 결과(예컨대, 자폐증 또는 발달 지연 등)에 관한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 외부 서버(20)는 복수의 사용자 각각의 신체 정보에 관련한 건강검진 정보를 포함할 수 있다. 예컨대, 각 사용자의 신체 정보는, 신체 나이 및 성별에 대한 정보를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the external server 20 may be a server that stores health checkup information or brainwave checkup information for a plurality of users. For example, the external server 20 may be at least one of a hospital server and a government server, and may be a server that stores information about EEG examination records, electronic health records, and electronic medical records for a plurality of users. For example, the EEG examination record includes information about EEG data in various frequency bands obtained through each of a plurality of channels from an area of the user's body and EEG diagnosis results corresponding to the information (eg, autism or developmental delay, etc.) may include information about Also, the external server 20 may include health checkup information related to body information of each of a plurality of users. For example, the body information of each user may include information on body age and gender.

외부 서버(20)에 저장된 정보들은 본 개시에서의 신경망을 학습시키기 위한 학습 데이터, 검증 데이터 및 테스트 데이터로 활용될 수 있다. 즉, 외부 서버(20)는 본 개시의 딥러닝 모델을 학습시키기 위한 데이터들을 저장하고 있는 서버일 수 있다. Information stored in the external server 20 may be utilized as training data, verification data, and test data for learning the neural network in the present disclosure. That is, the external server 20 may be a server that stores data for learning the deep learning model of the present disclosure.

본 개시의 컴퓨팅 장치(100)는 외부 서버(20)로부터 뇌파 검진 정보 및 건강검진 정보 등을 수신하고, 해당 정보들에 기초하여 학습 데이터 세트를 구축할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 학습 데이터 세트를 통해 하나 이상의 네트워크 함수에 대한 학습을 수행함으로써, 사용자의 뇌파 데이터에 대응하는 뇌 나이 예측 정보를 산출하기 위한 뇌 나이 예측 모델을 생성할 수 있다.The computing device 100 of the present disclosure may receive EEG checkup information and health checkup information from the external server 20 , and build a learning data set based on the corresponding information. The computing device 100 may generate a brain age prediction model for calculating brain age prediction information corresponding to the user's brain wave data by performing learning on one or more network functions through the training data set.

외부 서버(20)는 디지털 기기로서, 랩탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 웹 패드, 이동 전화기와 같이 프로세서를 탑재하고 메모리를 구비한 연산 능력을 갖춘 디지털 기기일 수 있다. 외부 서버(20)는 서비스를 처리하는 웹 서버일 수 있다. 전술한 서버의 종류는 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The external server 20 is a digital device, and may be a digital device equipped with a processor, such as a laptop computer, a notebook computer, a desktop computer, a web pad, and a mobile phone, and having a computing capability with a memory. The external server 20 may be a web server that processes a service. The above-described types of servers are merely examples, and the present disclosure is not limited thereto.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 뇌파 데이터 획득 장치(30)는 사용자로부터 뇌파 데이터를 측정하여 획득할 수 있다. 뇌파 데이터는 사용자의 신체로부터 획득되는 뇌파 신호(EEG, electroencephalography)에 관련한 것으로, 복수의 채널을 통해 획득되는 신호일 수 있다. 예컨대, 뇌파 데이터 획득 장치(30)는 복수의 채널을 구성하는 복수 개의 전극을 구비할 수 있으며, 복수 개의 전극을 통해 사용자의 신체(예컨대, 사용자의 두피)의 하나 이상의 영역으로부터 다양한 주파수 대역대에 대응하는 뇌파 데이터를 획득할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 뇌파 데이터 획득 장치(30)의 복수의 전극은 10-20 시스템에 관련한 것일 수 있다. 즉, 19개의 전극이 사용자 두피의 특정 영역에 배치될 수 있다. 또한 각 영역 위치한 전극은 복수의 주파수 대역대로 구분하여 신호를 획득하여 다양한 주파수 성분을 포함하는 뇌파 데이터를 관찰하도록 할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the EEG data acquisition device 30 may measure and obtain EEG data from a user. The EEG data relates to an EEG (electroencephalography) obtained from the user's body, and may be a signal obtained through a plurality of channels. For example, the EEG data acquisition device 30 may include a plurality of electrodes constituting a plurality of channels, and through the plurality of electrodes, from one or more regions of the user's body (eg, the user's scalp) to various frequency bands. Corresponding brain wave data may be acquired. As a specific example, the plurality of electrodes of the EEG data acquisition device 30 may be related to the 10-20 system. That is, 19 electrodes may be disposed on a specific region of the user's scalp. In addition, the electrodes located in each area may be divided into a plurality of frequency bands to acquire signals to observe EEG data including various frequency components.

즉, 뇌파 데이터 획득 장치(30)는 19개의 전극이 형성하는 채널과 복수의 주파수 대역의 다양한 조합으로 사용자의 뇌파 데이터를 획득하는 장치일 수 있다. 복수의 주파수 대역은, 예를 들어, 델타파, 세타파, 알파파, 베타파 1 및 베타파 2 등을 포함할 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니고, 본 개시에서 뇌파 데이터 획득 장치(30)가 구분하는 복수의 주파수는 다양한 주파수 대역을 더 포함할 수도 있다. That is, the EEG data acquisition device 30 may be a device for acquiring the user's EEG data through various combinations of channels formed by 19 electrodes and a plurality of frequency bands. The plurality of frequency bands may include, for example, delta wave, theta wave, alpha wave, beta wave 1, beta wave 2, and the like. However, the present disclosure is not limited thereto, and the plurality of frequencies divided by the EEG data acquisition device 30 in the present disclosure may further include various frequency bands.

뇌파 데이터 획득 장치(30)는 사용자의 뇌의 표면 복수의 영역 각각으로부터 뇌의 전기적 활동을 감지할 수 있다. 뇌파 데이터 획득 장치(30)는 사용자의 뇌의 전기적 활동에 기초하여 발생되는 전압을 측정하기 위한 복수의 전극을 포함할 수 있으며, 예컨대, 전극과 쌍을 이루는 다른 전극을 통해 측정된 전압 간의 차이를 통해 뇌의 전기적 활동을 모니터링할 수 있다. 즉, 뇌파 데이터 획득 장치(30)는 사용자의 뇌의 내부에서 뉴런의 활동을 통해 발생하는 이온 전류로 인한 전압 변동을 복수의 전극을 통해 측정하여 사용자의 뇌의 전기적 활동에 관련한 뇌파 데이터를 획득할 수 있다. 본 개시에서 뇌파 데이터 획득 장치(30)를 통해 획득되는 뇌파 데이터는, 미리 결정된 태스크(task)를 수행하지 않는 경우(즉, 자연 상태)에 획득되는 제 1 뇌파 데이터 및 미리 결정된 태스크를 수행하는 경우에 획득되는 제 2 뇌파 데이터를 포함할 수 있다. 여기서 미리 결정된 태스크는, 다양한 자극 상황에서 측정되는 뇌파 데이터에 관한 것으로 예컨대, 억제력(NoGo Suppression) 태스크, 성찰력(NoGo Monitoring) 태스크, 작업 수행력(P3b) 태스크, 대기조건 작업 수행력(Cue P3) 태스크, 준비 능력(CNV) 태스크, 적응 능력(Novelty) 태스크 또는, 무시력(Ignore) 태스크 등을 포함할 수 있다.The brain wave data acquisition device 30 may detect an electrical activity of the brain from each of a plurality of regions on the surface of the user's brain. The EEG data acquisition device 30 may include a plurality of electrodes for measuring a voltage generated based on the electrical activity of the user's brain, for example, the difference between the voltages measured through the other electrode paired with the electrode. It is possible to monitor the electrical activity of the brain. That is, the EEG data acquisition device 30 measures the voltage fluctuation due to the ion current generated through the activity of neurons inside the user's brain through a plurality of electrodes to obtain EEG data related to the electrical activity of the user's brain. can In the present disclosure, EEG data obtained through the EEG data acquisition device 30 is first EEG data obtained when a predetermined task is not performed (ie, a natural state) and a predetermined task is performed. It may include the second brain wave data obtained in the. Here, the predetermined task relates to brain wave data measured in various stimulus situations, for example, a suppression power (NoGo Suppression) task, a reflexive power (NoGo Monitoring) task, a task performance (P3b) task, a waiting condition task performance (Cue P3) task, It may include a preparation capability (CNV) task, an adaptive capability (Novelty) task, or an Ignore task.

뇌파 데이터 획득 장치(30)를 통해 획득된 사용자의 뇌파 데이터는 사용자 단말(10) 또는 컴퓨팅 장치(100)로 전달될 수 있으며, 사용자 단말(10) 또는 컴퓨팅 장치(100)로 전달된 뇌파 데이터는, 사용자의 뇌 나이 예측 정보 산정에 기반이 될 수 있다. 본 개시의 컴퓨팅 장치(100)는 뇌파 데이터 획득 장치(30)를 통해 획득된 뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 생성하여 제공할 수 있다. The user's EEG data acquired through the EEG data acquisition device 30 may be transmitted to the user terminal 10 or the computing device 100 , and the EEG data transmitted to the user terminal 10 or the computing device 100 is , it can be a basis for calculating the user's brain age prediction information. The computing device 100 of the present disclosure may generate and provide brain age prediction information based on the EEG data acquired through the EEG data acquisition device 30 .

도 1에서 뇌파 데이터 획득 장치(30) 및 컴퓨팅 장치(100)가 별도의 엔티티로서 분리되어 표현되었지만, 본 개시내용의 다양한 구현 양태에 따라서 뇌파 데이터 획득 장치(30)가 컴퓨팅 장치(100) 내에 포함되어 뇌파 데이터 획득 및 뇌파 데이터에 대응하는 분석 정보 제공 기능을 하나의 통합 서버에서 수행할 수도 있다. 이러한 예시에서, 컴퓨팅 장치(100)의 기능이 통합 서버에 통합되는 경우, 통합 서버는 사용자로부터 뇌파 데이터 획득하는 기능 및 획득된 뇌파 데이터의 분석하여 예측 정보를 생성하는 기능을 통합하여 수행할 수 있다.Although the brain wave data acquisition device 30 and the computing device 100 are separately represented as separate entities in FIG. 1 , the brain wave data acquisition device 30 is included in the computing device 100 according to various implementation aspects of the present disclosure. Thus, the functions of acquiring EEG data and providing analysis information corresponding to EEG data may be performed in one integrated server. In this example, when the function of the computing device 100 is integrated into the integrated server, the integrated server may perform by integrating a function of acquiring EEG data from a user and a function of generating prediction information by analyzing the obtained EEG data. .

본 개시의 일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치(100)는 뇌 나이 예측 모델을 생성할 수 있다. 본 개시에서 뇌 나이 예측 모델은, 사용자의 뇌파 데이터 및 신체 데이터를 입력으로 하여 뇌 나이 예측 정보를 출력하는 인공 신경망 모델을 의미할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 외부 서버(20)로부터 복수의 사용자에 대응하는 뇌파 검진 정보 또는 건강검진 정보 등을 수신할 수 있으며, 해당 정보들에 기반하여 신경망을 학습시키기 위한 학습 데이터를 구축할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the computing device 100 may generate a brain age prediction model. In the present disclosure, the brain age prediction model may refer to an artificial neural network model that outputs brain age prediction information by inputting the user's brain wave data and body data as inputs. The computing device 100 may receive EEG checkup information or health checkup information corresponding to a plurality of users from the external server 20, and may build learning data for learning a neural network based on the information. .

보다 구체적으로, 컴퓨팅 장치(100)는 복수의 사용자 각각에 대응하는 복수의 뇌파 데이터 및 복수의 신체 데이터를 획득할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 외부 서버(20)로부터 복수의 사용자 각각에 대응하는 복수의 뇌파 데이터 및 복수의 신체 데이터를 수신할 수 있다. 예컨대, 제 1 사용자에 대응하는 제 1 뇌파 데이터는, 제 1 사용자의 뇌신경세포 사이에 신호가 전달될 때 발생하는 전기적 신호를 측정한 데이터일 수 있다. 이러한 뇌파 데이터는, 예를 들어, 복수 개의 전극 각각을 사용자의 두피 복수의 영역 각각에 접촉시키고, 각 전극으로부터 획득된 전위차에 기반하여 측정된 것일 수 있다. 제 1 사용자에 대응하는 제 1 신체 데이터는, 제 1 사용자의 신체 나이 및 성별에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예컨대, 제 1 신체 데이터는, '11세' 및 '남자'라는 정보를 포함할 수 있다. 전술한 뇌파 데이터 및 신체 데이터에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. More specifically, the computing device 100 may acquire a plurality of brain wave data and a plurality of body data corresponding to each of a plurality of users. The computing device 100 may receive a plurality of brain wave data and a plurality of body data corresponding to each of a plurality of users from the external server 20 . For example, the first EEG data corresponding to the first user may be data obtained by measuring an electrical signal generated when a signal is transmitted between the brain nerve cells of the first user. The EEG data may be, for example, measured based on a potential difference obtained by bringing each of a plurality of electrodes into contact with each of a plurality of regions of the user's scalp, and obtained from each electrode. The first body data corresponding to the first user may include information on the body age and gender of the first user. For example, the first body data may include information '11 years old' and 'male'. The detailed description of the aforementioned brain wave data and body data is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.

컴퓨팅 장치(100)는 복수의 뇌파 데이터에 기초하여 학습 입력 데이터 세트를 구축하고, 그리고 복수의 신체 데이터(예컨대, 신체 나이)에 기초하여 학습 출력 데이터를 구축할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)가 구축하는 하는 학습 데이터 세트는, 뇌파 데이터들을 입력으로 하는 학습 입력 데이터 세트와 해당 입력 데이터들 각각에 대응하는 신체 나이에 관련한 학습 출력 데이터 세트를 포함할 수 있다. 본 개시에서 신경망의 출력에 관련한 타겟 값은 각 사용자들의 신체 나이일 수 있다. The computing device 100 may build a learning input data set based on a plurality of brain wave data, and build a learning output data based on a plurality of body data (eg, body age). The learning data set to be constructed by the computing device 100 may include a learning input data set to which EEG data is input and a learning output data set related to a body age corresponding to each of the input data. In the present disclosure, the target value related to the output of the neural network may be the physical age of each user.

다시 말해, 컴퓨팅 장치(100)는 사용자들의 뇌파 데이터를 신경망의 입력으로 하고, 입력된 뇌파 데이터에 대응하여 출력된 출력 데이터가 해당 뇌파 데이터에 라벨에 해당하는 학습 출력 데이터(즉, 신체 나이)에 가까워지도록 학습을 수행할 수 있다.In other words, the computing device 100 takes the brain wave data of users as an input of the neural network, and the output data output in response to the input brain wave data is the learning output data (ie, body age) corresponding to the label in the corresponding brain wave data. You can learn to get closer.

컴퓨팅 장치(100)는 학습 데이터 세트를 활용한 학습 과정을 통해 뇌 나이 예측 모델을 생성할 수 있다. 생성된 뇌 나이 예측 모델은 사용자의 뇌파 데이터를 입력으로 하는 경우, 해당 뇌파 데이터에 대응하는 뇌 나이 예측 정보를 출력할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 사용자 단말(10) 또는 뇌파 데이터 획득 장치(30) 중 적어도 하나로부터 사용자의 뇌파 데이터를 수신하는 경우, 해당 뇌파 데이터를 뇌 나이 예측 모델에 입력으로 처리하여 뇌 나이 예측 정보를 출력할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(100)는 출력된 뇌 나이 예측 정보를 사용자 단말(10)로 제공할 수 있다. 본 개시의 뇌 나이 예측 정보는, 사용자의 뇌 나이에 관련한 수치 예측 정보 및 뇌 나이 산정 요인 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서 뇌 나이에 관련한 수치 예측 정보는 예컨대, 제 1 사용자의 뇌 나이가 '8세'라는 수치 예측 정보일 수 있다. 또한, 뇌 나이 산정 요인 정보는, 해당 뇌 나이 정보 산정에 기반이 된 뇌 영역 및 주파수에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 예컨대, 뇌 나이 산정 요인 정보는, 뇌 나이를 '16'세로 예측 또는 산정함에 있어 전두엽 영역 및 베타파의 영향이 크다는 정보를 포함할 수 있다. 전술한 뇌 나이 예측 정보에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. The computing device 100 may generate a brain age prediction model through a learning process using the learning data set. When the generated brain age prediction model receives the user's brain wave data as an input, it may output brain age prediction information corresponding to the corresponding brain wave data. When the computing device 100 receives the user's EEG data from at least one of the user terminal 10 or the EEG data acquisition device 30, the computing device 100 processes the EEG data as an input to the brain age prediction model to provide brain age prediction information. can be printed out. Also, the computing device 100 may provide the output brain age prediction information to the user terminal 10 . The brain age prediction information of the present disclosure may include at least one of numerical prediction information related to a user's brain age and brain age estimation factor information. Here, the numerical prediction information related to the brain age may be, for example, numerical prediction information that the brain age of the first user is '8 years old'. In addition, the brain age calculation factor information may be characterized in that it includes information on brain regions and frequencies based on the calculation of the corresponding brain age information. For example, the brain age estimation factor information may include information indicating that the influence of the prefrontal region and the beta wave is large in predicting or calculating the brain age as '16'. The detailed description of the above-mentioned brain age prediction information is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.

즉, 본 개시의 컴퓨팅 장치(100)는 복수의 사용자들의 뇌파 데이터와 실제 신체 나이 정보를 포함하는 신체 정보를 통해 학습 데이터를 구축하고, 구축된 학습 데이터를 활용하여 뇌 나이를 예측하는 신경망 모델을 생성할 수 있다. 또한 생성된 신경망 모델을 활용하여 뇌파 데이터에 대응하는 뇌 나이 예측 정보를 제공할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 뇌 나이 예측 정보를 통해 실제 신체 나이와 비교하여 발달 지연 가능성을 예측할 수 있다. 예컨대, 신경망 모델을 통해 예측된 뇌 나이에 관련한 수치 정보가 실제 신체 나이보다 현저하게 낮게 예측된 경우, 발달 지연 가능성(즉, 뇌 기능 장애)이 높을 수 있다. 따라서, 고비용을 들이지 않고도 사용자로부터 측정된 뇌파 데이터에 기반하여 발달 지연과 관련된 증상을 조기에 예측 또는 발견할 수 있다. 이는, 유아 또는 소아청소년의 뇌 성장 및 노화 진행 정도를 정확하게 판단하여 상황에 맞는 처방 또는 관리를 할 수 있도록 하는 척도를 제공하는 것일 수 있다.That is, the computing device 100 of the present disclosure builds learning data through body information including brain wave data and actual body age information of a plurality of users, and uses the constructed learning data to construct a neural network model for predicting brain age. can create In addition, by utilizing the generated neural network model, it is possible to provide brain age prediction information corresponding to EEG data. Accordingly, the user may predict the possibility of developmental delay in comparison with the actual body age through the brain age prediction information. For example, when numerical information related to brain age predicted through a neural network model is predicted to be significantly lower than actual body age, the possibility of developmental delay (ie, brain dysfunction) may be high. Accordingly, it is possible to predict or detect symptoms related to developmental delay early on the basis of EEG data measured from a user without incurring high costs. This may be to provide a measure to accurately determine the degree of brain growth and aging of infants or children and adolescents to provide a prescription or management suitable for the situation.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치(100)는 복수의 사용자 각각의 신체 정보에 기초하여 복수의 사용자 각각에 대응하는 뇌파 데이터들을 구분함으로써, 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트를 구축할 수 있다. 구체적으로, 컴퓨팅 장치(100)는 복수의 사용자 각각의 나이 및 성별에 기초하여 복수의 사용자 각각에 대응하는 뇌파 데이터를 구분하여 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트를 구축할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the computing device 100 may construct one or more learning input data sets by classifying EEG data corresponding to each of the plurality of users based on the body information of each of the plurality of users. Specifically, the computing device 100 may construct one or more learning input data sets by classifying EEG data corresponding to each of the plurality of users based on the age and gender of each of the plurality of users.

보다 자세히 설명하면, 컴퓨팅 장치(100)는 복수의 사용자들 각각의 나이에 기반하여 뇌파 데이터들을 구분함으로써, 유아 학습 입력 데이터 세트 및 소아청소년 학습 입력 데이터 세트를 구축할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 나이가 4~6세에 대응하는 뇌파 데이터들을 통해 유아 학습 입력 데이터 세트를 구축하고, 그리고 나이가 6~19세에 대응하는 뇌파 데이터들을 통해 소아청소년 학습 입력 데이터를 구축할 수 있다.In more detail, the computing device 100 may construct an infant learning input data set and an infant learning input data set by classifying the EEG data based on the age of each of the plurality of users. The computing device 100 builds an infant learning input data set through EEG data corresponding to 4 to 6 years of age, and to construct pediatric learning input data through EEG data corresponding to 6 to 19 years of age. can

또한, 컴퓨팅 장치(100)는 성별에 기반하여 뇌파 데이터들을 구분함으로써, 남자 학습 입력 데이터 세트 및 여자 학습 입력 데이터 세트를 구축할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 성별이 남자에 대응하는 뇌파 데이터들을 통해 남자 학습 입력 데이터 세트를 구축하고, 그리고 성별이 여자에 대응하는 뇌파 데이터들을 통해 여자 학습 입력 데이터 세트를 구축할 수 있다.Also, the computing device 100 may construct a male learning input data set and a female learning input data set by classifying brain wave data based on gender. The computing device 100 may construct a male learning input data set using brain wave data corresponding to a male gender, and may construct a female learning input data set using brain wave data corresponding to a female gender.

즉, 컴퓨팅 장치(100)는 각 사용자들의 나이 및 성별에 기초하여 뇌파 데이터들을 구분함으로써 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트를 구축할 수 있다. 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트는, 예를 들어, 남자 유아 학습 입력 데이터 세트, 여자 유아 학습 입력 데이터 세트, 남자 소아청소년 학습 입력 데이터 세트 및 여자 소아청소년 학습 입력 데이터 세트를 포함할 수 있다. That is, the computing device 100 may construct one or more learning input data sets by classifying EEG data based on the age and gender of each user. The one or more learning input data sets may include, for example, a male toddler learning input data set, a female toddler learning input data set, a male toddler learning input data set, and a female toddler learning input data set.

또한, 컴퓨팅 장치(100)는 신경망의 학습에 관련한 학습 입력 데이터 세트를 나이 및 성별을 기준으로 복수 개로 구분할 수 있으며, 복수 개의 학습 입력 데이터 세트 각각을 통해 각각의 신경망에 대한 학습을 수행하여 하나 이상의 뇌 나이 예측 모델을 생성할 수 있다. Also, the computing device 100 may classify a plurality of learning input data sets related to learning of the neural network based on age and gender, and perform learning of each neural network through each of the plurality of learning input data sets to obtain one or more learning input data sets. A brain age prediction model can be created.

또한, 컴퓨팅 장치(100)는 사용자 단말(10) 또는 뇌파 데이터 획득 장치(30) 중 적어도 하나로부터 사용자의 뇌파 데이터 및 신체 데이터를 수신할 수 있다. 이 경우, 신체 데이터는 사용자(예컨대, 뇌파 검진자) 나이 또는 성별에 대한 정보를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 사용자의 뇌파 데이터 및 뇌파 데이터에 대응하는 신체 데이터를 수신하는 경우, 신체 데이터에 기초하여 뇌파 데이터를 처리할 최적의 뇌 나이 예측 모델을 결정할 수 있다. 구체적으로, 컴퓨팅 장치(100)는 제 1 사용자 단말로부터 제 1 사용자에 관련한 제 1 뇌파 데이터 및 제 1 사용자가 8세 남자에 해당한다는 제 1 신체 데이터를 수신할 수 있다. 이 경우, 컴퓨팅 장치(100)는 제 1 신체 데이터에 기초하여 제 1 뇌파 데이터를 입력으로 처리할 최적의 뇌 나이 예측 모델을 결정할 수 있다. Also, the computing device 100 may receive the user's brain wave data and body data from at least one of the user terminal 10 and the brain wave data acquisition device 30 . In this case, the body data may include information on the age or gender of a user (eg, an EEG examiner). When receiving the user's brain wave data and body data corresponding to the brain wave data, the computing device 100 may determine an optimal brain age prediction model to process the brain wave data based on the body data. Specifically, the computing device 100 may receive, from the first user terminal, first EEG data related to the first user and first body data indicating that the first user corresponds to an 8-year-old male. In this case, the computing device 100 may determine an optimal brain age prediction model to process the first EEG data as an input based on the first body data.

즉, 컴퓨팅 장치(100)는 나이 및 성별을 기반으로 구분된 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트 각각을 통해 하나 이상의 뇌 나이 예측 모델을 생성할 수 있으며, 뇌 나이를 예측하고자 하는 사용자의 신체 데이터(즉, 나이 및 성별)를 통해 최적의 뇌 나이 예측 모델을 결정할 수 있다. 또한, 신체 데이터를 통해 결정된 뇌 나이 예측 모델을 활용하여 뇌파 데이터에 기반한 뇌 나이 예측 정보를 생성할 수 있다.That is, the computing device 100 may generate one or more brain age prediction models through each of one or more learning input data sets divided based on age and gender, and may generate one or more brain age prediction models using the user's body data (that is, to predict brain age). age and gender) to determine the optimal brain age prediction model. Also, it is possible to generate brain age prediction information based on EEG data by using a brain age prediction model determined through body data.

다시 말해, 나이 및 성별을 기준으로 구분된 학습 데이터를 통한 학습을 통해 생성된 하나 이상의 뇌 나이 예측 모델 각각을 활용함으로써, 다양한 신체 조건을 가진 복수의 사용자 각각에 대응하여 보다 최적화된 예측 정보 산출이 가능해질 수 있다. 즉, 학습 데이터를 세분화하여 구축하여 하나 이상의 신경망 모델을 구축하고, 사용자의 조건에 따라 최적의 신경망을 활용함으로써 출력(예컨대, 뇌 나이 예측 정보) 정확도 향상을 야기시킬 수 있다.In other words, by utilizing each of one or more brain age prediction models generated through learning through learning data classified based on age and gender, it is possible to produce more optimized prediction information in response to each of a plurality of users with various body conditions. it can be possible That is, it is possible to build one or more neural network models by subdividing the learning data, and by utilizing the optimal neural network according to the user's condition, it is possible to cause improvement in output (eg, brain age prediction information) accuracy.

또한, 컴퓨팅 장치(100)는 뇌의 영역 별로 하나 이상의 입력 데이터 세트 각각을 분할하여 하나 이상의 학습 입력 서브 데이터 세트를 구축할 수 있다. 구체적으로, 컴퓨팅 장치(100)는 뇌파 데이터에 대응하는 복수의 채널 각각의 위치에 기초하여 하나 이상의 입력 데이터 세트 각각 분할하여 하나 이상의 학습 입력 서브 데이터 세트를 구축할 수 있다.Also, the computing device 100 may construct one or more learning input sub-data sets by dividing each of one or more input data sets for each brain region. Specifically, the computing device 100 may construct one or more learning input sub-data sets by dividing each of one or more input data sets based on the respective positions of a plurality of channels corresponding to the EEG data.

보다 자세히 설명하면, 본 개시의 뇌파 데이터는 10-20 시스템을 기반하여 획득되는 것으로, 19개의 전극이 사용자 두피의 특정 영역에 배치됨에 따라 획득되는 것일 수 있다. 이 경우, 각 영역에 위치한 전극은 복수의 주파수 대역대로 구분하여 신호를 획득하여 다양한 주파수 성분을 포함하는 뇌파 데이터를 관찰하도록 할 수 있다. 즉, 복수의 사용자 각각에 대응하는 뇌파 데이터는 19개의 전극을 통해 형성되는 복수의 채널에 관련하여 획득한 뇌파 데이터일 수 있다.More specifically, the EEG data of the present disclosure is obtained based on the 10-20 system, and may be obtained as 19 electrodes are disposed in a specific region of the user's scalp. In this case, the electrodes located in each region may be divided into a plurality of frequency bands to acquire signals to observe EEG data including various frequency components. That is, the EEG data corresponding to each of the plurality of users may be EEG data obtained in relation to a plurality of channels formed through 19 electrodes.

컴퓨팅 장치(100)는 19개의 전극이 형성하는 채널 각각의 위치에 기반하여 사용자의 뇌를 하나 이상의 영역으로 구분하고, 구분된 하나 이상의 영역에 대응하여 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트 각각을 하나 이상의 학습 입력 데이터 서브 데이터 세트로 구분할 수 있다.The computing device 100 divides the user's brain into one or more regions based on the positions of each channel formed by the 19 electrodes, and applies each of one or more learning input data sets to one or more learning input data sets corresponding to the divided one or more regions. Data can be divided into sub-data sets.

구체적인 예를 들어, 나이 및 성별을 기준으로 구축된 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트는, 남자 유아 학습 입력 데이터 세트, 여자 유아 학습 입력 데이터 세트, 남자 소아청소년 학습 입력 데이터 세트 및 여자 소아청소년 학습 입력 데이터 세트를 포함할 수 있다.As a specific example, one or more learning input datasets built based on age and gender include: a male toddler learning input dataset, a female toddler learning input dataset, a male toddler learning input dataset, and a female toddler learning input dataset. may include

이 경우, 컴퓨팅 장치(100)는 복수의 뇌파 데이터를 나이 및 성별을 기준으로 구분한 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트 각각을 뇌파 데이터의 측정 영역에 관련한 복수의 채널 각각의 위치에 기초하여 하나 이상의 영역으로 구분하고, 구분된 하나 이상의 영역에 대응하여 하나 이상의 학습 입력 데이터 서브 데이터 세트로 구분할 수 있다.In this case, the computing device 100 converts each of one or more learning input data sets obtained by dividing a plurality of EEG data based on age and gender into one or more areas based on a location of each of a plurality of channels in relation to a measurement area of EEG data. It can be divided and divided into one or more learning input data sub-data sets corresponding to one or more divided regions.

컴퓨팅 장치(100)는 각 학습 입력 데이터 세트(즉, 남자 유아 학습 입력 데이터 세트, 여자 유아 학습 입력 데이터 세트, 남자 소아청소년 학습 입력 데이터 세트 및 여자 소아청소년 학습 입력 데이터 세트) 각각을 4가지 영역으로 구분하여 각 학습 입력 데이터 세트에 대응하는 학습 입력 제 1 서브 데이터 내지 남자 유아 학습 입력 제 4 서브 데이터를 구축할 수 있다. 예컨대, 컴퓨팅 장치(100)는 남자 유아 학습 입력 데이터 세트를 뇌의 4가지 영역을 기준으로 구분하여 남자 유아 학습 입력 제 1 서브 데이터 세트, 남자 유아 학습 입력 제 2 서브 데이터 세트, 남자 유아 학습 입력 제 3 서브 데이터 세트 및 남자 유아 학습 입력 제 4 서브 데이터 세트를 구축할 수 있다.The computing device 100 divides each of the learning input data sets (that is, the male infant learning input data set, the female infant learning input data set, the male infant learning input data set, and the female infant learning input data set) into four regions. The first sub-data of the learning input to the fourth sub-data of the learning input for boys corresponding to each learning input data set may be divided by division. For example, the computing device 100 divides the male infant learning input data set based on four regions of the brain, and divides the male infant learning input first sub data set, the male infant learning input second sub data set, and the male infant learning input first. 3 sub data sets and a fourth sub data set of male infant learning input can be built.

또한, 컴퓨팅 장치(100)는 하나 이상의 학습 입력 서브 데이터 세트 및 하나 이상의 학습 입력 서브 데이터 세트 각각에 대응하는 학습 출력 데이터 세트 각각을 활용하여 하나 이상의 네트워크 함수에 대한 학습을 수행하여 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델을 생성할 수 있다. In addition, the computing device 100 performs learning on one or more network functions by utilizing each of the one or more learning input sub-data sets and the learning output data sets corresponding to each of the one or more learning input sub-data sets to predict one or more brain age You can create submodels.

즉, 본 개시의 뇌 나이 예측 모델은 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델을 포함하여 구성될 수 있다. 뇌 나이 예측 모델은 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델 간 트리 구조를 통해 구성될 수 있다. 예컨대, 뇌 나이 예측 모델은, 랜덤 포레스트 기반 신경망 모델을 포함할 수 있다. That is, the brain age prediction model of the present disclosure may be configured to include one or more brain age prediction sub-models. The brain age prediction model may be constructed through a tree structure between one or more brain age prediction sub-models. For example, the brain age prediction model may include a random forest-based neural network model.

컴퓨팅 장치(100)는 사용자의 뇌파 데이터를 수신하는 경우, 해당 뇌파 데이터를 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델 각각의 입력으로 처리할 수 있다. 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델은, 뇌의 각 영역에 대응하는 각 학습 입력 서브 데이터를 통해 학습된 신경망 모델들로, 뇌파 데이터를 입력으로 하는 경우, 특정 영역에 관련한 뇌 나이 예측 서브 정보를 출력할 수 있다. 다시 말해, 각각의 뇌 나이 예측 서브 모델은 각 영역에 관련한 뇌 나이 예측 서브 정보를 출력할 수 있다.When receiving the user's brain wave data, the computing device 100 may process the corresponding brain wave data as an input of each of one or more brain age prediction sub-models. The one or more brain age prediction sub-models are neural network models learned through each learning input sub-data corresponding to each region of the brain. can In other words, each brain age prediction sub-model may output brain age prediction sub-information related to each region.

또한, 컴퓨팅 장치(100)는 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델 각각의 출력인 뇌 나이 예측 서브 정보들에 기초하여 뇌 나이 예측 정보를 생성할 수 있다. 이 경우, 뇌 나이 예측 정보는, 각 서브 모델을 통해 영역 별로 출력된 뇌 나이 예측 서브 정보들을 통합한 통합 정보를 의미할 수 있다. 예컨대, 컴퓨팅 장치(100)는 뇌 나이 예측 서브 정보들의 평균 값을 통해 뇌 나이 예측 정보를 생성할 수 있다. Also, the computing device 100 may generate brain age prediction information based on brain age prediction sub-information that is an output of each of one or more brain age prediction sub-models. In this case, the brain age prediction information may refer to integrated information obtained by integrating the brain age prediction sub-information output for each region through each sub-model. For example, the computing device 100 may generate brain age prediction information through an average value of brain age prediction sub-information.

또한, 컴퓨팅 장치(100)는 분석 대상에 뇌파 데이터에 관련한 사용자의 실제 신체 나이와 분석 결과에 해당하는 뇌 나이 예측 정보 간의 차이에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 생성할 수 있다. 이 경우, 뇌 나이 예측 정보는, 뇌 나이 산정 요인 정보를 더 포함할 수 있다. 뇌 나이 산정 요인 정보는, 뇌 나이의 수치적 예측 정보 산정에 기반이 된 뇌 영역 및 주파수에 대한 정보를 포함할 수 있다. Also, the computing device 100 may generate brain age prediction information based on a difference between a user's actual body age related to brain wave data to be analyzed and brain age prediction information corresponding to the analysis result. In this case, the brain age prediction information may further include brain age estimation factor information. The brain age estimation factor information may include information on brain regions and frequencies based on numerical prediction information calculation of brain age.

추가적으로, 컴퓨팅 장치(100)는 트리 구조의 신경망 구조를 통해 예측 결과에 있어 어떤 피처들이 주요한 영향을 미쳤는지 파악하고, 단계적으로 피처를 최소화시킴으로써, 예측 정보의 정확도를 향상시키는 효과를 제공할 수 있다. 이에 따라, 고비용을 들이지 않고도 원인을 유발하는 뇌의 위치와 주파수에 대한 정보를 기반으로 발달 지연에 관련된 정보를 제공함으로써, 발달 장애 가능성에 따른 뇌 증상을 조기에 발견 내지 치료할 수 있다는 기대 효과가 있다. 본 개시의 컴퓨팅 장치(100)의 구체적인 구성 및 해당 구성에 따른 효과들은 도 2를 참조하여 자세히 후술하도록 한다.Additionally, the computing device 100 may provide the effect of improving the accuracy of the prediction information by identifying which features have a major influence on the prediction result through the neural network structure of the tree structure, and minimizing the features in stages. . Accordingly, by providing information related to developmental delay based on information on the location and frequency of the brain causing the cause without incurring high costs, there is an expected effect that brain symptoms due to the possibility of developmental disorders can be detected or treated early. . A detailed configuration of the computing device 100 of the present disclosure and effects according to the configuration will be described later in detail with reference to FIG. 2 .

또한, 컴퓨팅 장치(100)는 단말 또는 서버일 수 있으며, 임의의 형태의 장치는 모두 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 디지털 기기로서, 랩탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 웹 패드, 이동 전화기와 같이 프로세서를 탑재하고 메모리를 구비한 연산 능력을 갖춘 디지털 기기일 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 서비스를 처리하는 웹 서버일 수 있다. 전술한 서버의 종류는 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다.Also, the computing device 100 may be a terminal or a server, and may include any type of device. The computing device 100 is a digital device, and may be a digital device equipped with a processor, such as a laptop computer, a notebook computer, a desktop computer, a web pad, and a mobile phone, and having a computing power having a memory. The computing device 100 may be a web server that processes a service. The above-described types of servers are merely examples, and the present disclosure is not limited thereto.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치(100)는 본 개시의 일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치(100)는 클라우드 컴퓨팅 서비스를 제공하는 서버일 수 있다. 보다 구체적으로, 컴퓨팅 장치(100)는 인터넷 기반 컴퓨팅의 일종으로 정보를 사용자의 컴퓨터가 아닌 인터넷에 연결된 다른 컴퓨터로 처리하는 클라우드 컴퓨팅 서비스를 제공하는 서버일 수 있다. 상기 클라우드 컴퓨팅 서비스는 인터넷 상에 자료를 저장해 두고, 사용자가 필요한 자료나 프로그램을 자신의 컴퓨터에 설치하지 않고도 인터넷 접속을 통해 언제 어디서나 이용할 수 있는 서비스일 수 있으며, 인터넷 상에 저장된 자료들을 간단한 조작 및 클릭으로 쉽게 공유하고 전달할 수 있다. 또한, 클라우드 컴퓨팅 서비스는 인터넷 상의 서버에 단순히 자료를 저장하는 것뿐만 아니라, 별도로 프로그램을 설치하지 않아도 웹에서 제공하는 응용프로그램의 기능을 이용하여 원하는 작업을 수행할 수 있으며, 여러 사람이 동시에 문서를 공유하면서 작업을 진행할 수 있는 서비스일 수 있다. 또한, 클라우드 컴퓨팅 서비스는 IaaS(Infrastructure as a Service), PaaS(Platform as a Service), SaaS(Software as a Service), 가상 머신 기반 클라우드 서버 및 컨테이너 기반 클라우드 서버 중 적어도 하나의 형태로 구현될 수 있다. 즉, 본 개시의 컴퓨팅 장치(100)는 상술한 클라우드 컴퓨팅 서비스 중 적어도 하나의 형태로 구현될 수 있다. 전술한 클라우드 컴퓨팅 서비스의 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 개시의 클라우드 컴퓨팅 환경을 구축하는 임의의 플랫폼을 포함할 수도 있다. 본 개시의 뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 방법에 대한 구체적인 설명은 이하에서 도 2를 참조하여 후술하도록 한다. According to an embodiment of the present disclosure, the computing device 100 may be a server that provides a cloud computing service, according to an embodiment of the present disclosure. More specifically, the computing device 100 is a type of Internet-based computing, and may be a server that provides a cloud computing service that processes information not with a user's computer but with another computer connected to the Internet. The cloud computing service may be a service that stores data on the Internet and allows the user to use it anytime and anywhere through Internet access without installing necessary data or programs on his/her computer. Easy to share and deliver with a click. In addition, cloud computing service not only stores data on a server on the Internet, but also allows users to perform desired tasks using the functions of applications provided on the web without installing a separate program, and multiple people can simultaneously view documents. It may be a service that allows you to work while sharing. In addition, the cloud computing service may be implemented in the form of at least one of Infrastructure as a Service (IaaS), Platform as a Service (PaaS), Software as a Service (SaaS), a virtual machine-based cloud server, and a container-based cloud server. . That is, the computing device 100 of the present disclosure may be implemented in the form of at least one of the above-described cloud computing services. The detailed description of the above-described cloud computing service is merely an example, and may include any platform for building the cloud computing environment of the present disclosure. A detailed description of a method for generating a neural network model providing brain age prediction information based on the EEG data of the present disclosure will be described later with reference to FIG. 2 below.

도 2는 본 개시의 일 실시예와 관련된 뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 컴퓨팅 장치의 블록 구성도를 도시한다.2 is a block diagram of a computing device for generating a neural network model that provides brain age prediction information based on EEG data related to an embodiment of the present disclosure.

도 2에 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 장치(100)는 네트워크부(110), 메모리(120) 및 프로세서(130)를 포함할 수 있다. 전술한 컴퓨팅 장치(100)에 포함된 컴포넌트들은 예시적인 것으로서 본 개시내용의 권리범위가 전술한 컴포넌트들로 제한되지 않는다. 즉, 본 개시내용의 실시예들에 대한 구현 양태에 따라서 추가적인 컴포넌트들이 포함되거나 또는 전술한 컴포넌트들 중 일부가 생략될 수 있다.As shown in FIG. 2 , the computing device 100 may include a network unit 110 , a memory 120 , and a processor 130 . Components included in the aforementioned computing device 100 are exemplary and the scope of the present disclosure is not limited to the aforementioned components. That is, additional components may be included or some of the above-described components may be omitted depending on implementation aspects for the embodiments of the present disclosure.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치(100)는 사용자 단말(10) 및 외부 서버(20)와 데이터를 송수신하는 네트워크부(110)를 포함할 수 있다. 네트워크부(110)는 본 개시의 일 실시예에 따른 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 방법을 수행하기 위한 데이터 등을 다른 컴퓨팅 장치, 서버 등과 송수신할 수 있다. 즉, 네트워크부(110)는 컴퓨팅 장치(100)와 사용자 단말(10) 및 외부 서버(20) 간의 통신 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 네트워크부(110)는 병원 서버로부터 복수의 사용자들에 대한 전자건강기록 또는 뇌파 데이터 기록 등을 수신할 수 있다. 추가적으로, 네트워크부(110)는 컴퓨팅 장치(100)로 프로시저를 호출하는 방식으로 컴퓨팅 장치(100)와 사용자 단말(10) 및 외부 서버(20) 간의 정보 전달을 허용할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the computing device 100 may include the user terminal 10 and the network unit 110 for transmitting and receiving data to and from the external server 20 . The network unit 110 may transmit/receive data for performing a method for generating a neural network model providing brain age prediction information according to an embodiment of the present disclosure to other computing devices, servers, and the like. That is, the network unit 110 may provide a communication function between the computing device 100 , the user terminal 10 , and the external server 20 . For example, the network unit 110 may receive an electronic health record or EEG data record for a plurality of users from a hospital server. Additionally, the network unit 110 may allow information transfer between the computing device 100 and the user terminal 10 and the external server 20 by calling a procedure to the computing device 100 .

본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크부(110)는 공중전화 교환망(PSTN: Public Switched Telephone Network), xDSL(x Digital Subscriber Line), RADSL(Rate Adaptive DSL), MDSL(Multi Rate DSL), VDSL(Very High Speed DSL), UADSL(Universal Asymmetric DSL), HDSL(High Bit Rate DSL) 및 근거리 통신망(LAN) 등과 같은 다양한 유선 통신 시스템들을 사용할 수 있다.The network unit 110 according to an embodiment of the present disclosure includes a Public Switched Telephone Network (PSTN), x Digital Subscriber Line (xDSL), Rate Adaptive DSL (RADSL), Multi Rate DSL (MDSL), VDSL ( A variety of wired communication systems such as Very High Speed DSL), Universal Asymmetric DSL (UADSL), High Bit Rate DSL (HDSL), and Local Area Network (LAN) can be used.

또한, 본 명세서에서 제시되는 네트워크부(110)는 CDMA(Code Division Multi Access), TDMA(Time Division Multi Access), FDMA(Frequency Division Multi Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multi Access), SC-FDMA(Single Carrier-FDMA) 및 다른 시스템들과 같은 다양한 무선 통신 시스템들을 사용할 수 있다.In addition, the network unit 110 presented herein is CDMA (Code Division Multi Access), TDMA (Time Division Multi Access), FDMA (Frequency Division Multi Access), OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multi Access), SC-FDMA ( A variety of wireless communication systems can be used, such as Single Carrier-FDMA) and other systems.

본 개시에서 네트워크부(110)는 유선 및 무선 등과 같은 그 통신 양태를 가리지 않고 구성될 수 있으며, 단거리 통신망(PAN: Personal Area Network), 근거리 통신망(WAN: Wide Area Network) 등 다양한 통신망으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 네트워크는 공지의 월드와이드웹(WWW: World Wide Web)일 수 있으며, 적외선(IrDA: Infrared Data Association) 또는 블루투스(Bluetooth)와 같이 단거리 통신에 이용되는 무선 전송 기술을 이용할 수도 있다. 본 명세서에서 설명된 기술들은 위에서 언급된 네트워크들뿐만 아니라, 다른 네트워크들에서도 사용될 수 있다.In the present disclosure, the network unit 110 may be configured regardless of its communication mode, such as wired and wireless, and may be composed of various communication networks such as a short-range network (PAN: Personal Area Network) and a local area network (WAN: Wide Area Network). can In addition, the network may be a well-known World Wide Web (WWW), and may use a wireless transmission technology used for short-range communication, such as infrared (IrDA) or Bluetooth (Bluetooth). The techniques described herein may be used in the networks mentioned above, as well as in other networks.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리(120)는 본 개시의 일 실시예에 따른 뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장할 수 있으며, 저장된 컴퓨터 프로그램은 프로세서(130)에 의하여 판독되어 구동될 수 있다. 또한, 메모리(120)는 프로세서(130)가 생성하거나 결정한 임의의 형태의 정보 및 네트워크부(110)가 수신한 임의의 형태의 정보를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(120)는 사용자의 뇌파 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(120)는 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 사용자의 뇌파 데이터, 신체 데이터 및 뇌파 데이터에 대응하는 뇌 나이 예측 정보 등)을 임시 또는 영구 저장할 수도 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the memory 120 may store a computer program for performing a method for generating a neural network model that provides brain age prediction information based on EEG data according to an embodiment of the present disclosure. and the stored computer program may be read and driven by the processor 130 . In addition, the memory 120 may store any type of information generated or determined by the processor 130 and any type of information received by the network unit 110 . In addition, the memory 120 may store the user's brain wave data. For example, the memory 120 may temporarily or permanently store input/output data (eg, user's brain wave data, body data, brain age prediction information corresponding to brain wave data, etc.).

본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리(120)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 인터넷(internet) 상에서 상기 메모리(120)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다. 전술한 메모리에 대한 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.According to an embodiment of the present disclosure, the memory 120 is a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, and a card type memory (eg, a SD or XD memory, etc.), Random Access Memory (RAM), Static Random Access Memory (SRAM), Read-Only Memory (ROM), Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM), Programmable Read (PROM) -Only Memory), a magnetic memory, a magnetic disk, and an optical disk may include at least one type of storage medium. The computing device 100 may operate in relation to a web storage that performs a storage function of the memory 120 on the Internet. The description of the above-described memory is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(130)는 하나 이상의 코어로 구성될 수 있으며, 컴퓨팅 장치의 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 범용 그래픽 처리 장치 (GPGPU: general purpose graphics processing unit), 텐서 처리 장치(TPU: tensor processing unit) 등의 데이터 분석, 딥러닝을 위한 프로세서를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the processor 130 may include one or more cores, and a central processing unit (CPU) of a computing device, a general purpose graphics processing unit (GPGPU), and a general purpose graphics processing unit (GPGPU). , data analysis such as a tensor processing unit (TPU), and a processor for deep learning.

프로세서(130)는 메모리(120)에 저장된 컴퓨터 프로그램을 판독하여 본 개시의 일 실시예에 따른 기계 학습을 위한 데이터 처리를 수행할 수 있다. 본 개시의 일실시예에 따라 프로세서(130)는 신경망의 학습을 위한 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(130)는 딥러닝(DL: deep learning)에서 학습을 위한 입력 데이터의 처리, 입력 데이터에서의 피처 추출, 오차 계산, 역전파(backpropagation)를 이용한 신경망의 가중치 업데이트 등의 신경망의 학습을 위한 계산을 수행할 수 있다.The processor 130 may read a computer program stored in the memory 120 to perform data processing for machine learning according to an embodiment of the present disclosure. According to an embodiment of the present disclosure, the processor 130 may perform an operation for learning the neural network. The processor 130 for learning of the neural network, such as processing input data for learning in deep learning (DL), extracting features from input data, calculating an error, updating the weight of the neural network using backpropagation calculations can be performed.

또한, 프로세서(130)의 CPU, GPGPU, 및 TPU 중 적어도 하나가 네트워크 함수의 학습을 처리할 수 있다. 예를 들어, CPU 와 GPGPU가 함께 네트워크 함수의 학습, 네트워크 함수를 이용한 데이터 분류를 처리할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에서 복수의 컴퓨팅 장치의 프로세서를 함께 사용하여 네트워크 함수의 학습, 네트워크 함수를 이용한 데이터 분류를 처리할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에서 수행되는 컴퓨터 프로그램은 CPU, GPGPU 또는 TPU 실행가능 프로그램일 수 있다.In addition, at least one of a CPU, a GPGPU, and a TPU of the processor 130 may process learning of a network function. For example, the CPU and the GPGPU can process learning of a network function and data classification using the network function. Also, in an embodiment of the present disclosure, learning of a network function and data classification using the network function may be processed by using the processors of a plurality of computing devices together. In addition, the computer program executed in the computing device according to an embodiment of the present disclosure may be a CPU, GPGPU or TPU executable program.

본 명세서에서 네트워크 함수는 인공 신경망, 뉴럴 네트워크와 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다. 본 명세서에서 네트워크 함수는 하나 이상의 뉴럴 네트워크를 포함할 수도 있으며, 이 경우 네트워크 함수의 출력은 하나 이상의 뉴럴 네트워크의 출력의 앙상블(ensemble)일 수 있다.In the present specification, a network function may be used interchangeably with an artificial neural network and a neural network. In the present specification, the network function may include one or more neural networks, and in this case, the output of the network function may be an ensemble of the outputs of the one or more neural networks.

본 명세서에서 모델은 네트워크 함수를 포함할 수 있다. 모델은 하나 이상의 네트워크 함수를 포함할 수도 있으며, 이 경우 모델의 출력은 하나 이상의 네트워크 함수의 출력의 앙상블일 수 있다.In this specification, a model may include a network function. The model may include one or more network functions, in which case the output of the model may be an ensemble of outputs of the one or more network functions.

프로세서(130)는 메모리(120)에 저장된 컴퓨터 프로그램을 판독하여 본 개시의 일 실시예에 따른 뇌 나이 예측 모델을 제공할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라, 프로세서(130)는 사용자 단말(10)로부터 수신한 뇌파 데이터에 기초하여 뇌 나이 예측 정보를 추정하기 위한 계산을 수행할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라 프로세서(130)는 뇌 나이 예측 모델을 생성하기 위한 계산을 수행할 수 있다. The processor 130 may read a computer program stored in the memory 120 to provide a brain age prediction model according to an embodiment of the present disclosure. According to an embodiment of the present disclosure, the processor 130 may perform a calculation for estimating brain age prediction information based on the EEG data received from the user terminal 10 . According to an embodiment of the present disclosure, the processor 130 may perform a calculation for generating a brain age prediction model.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(130)는 통상적으로 컴퓨팅 장치(100)의 전반적인 동작을 처리할 수 있다. 프로세서(130)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(120)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자 단말에게 적정한 정보 또는, 기능을 제공하거나 처리할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the processor 130 may typically process the overall operation of the computing device 100 . The processor 130 processes signals, data, information, etc. input or output through the above-described components or by driving an application program stored in the memory 120 to provide or process appropriate information or functions to the user terminal. have.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(130)는 복수의 사용자 각각에 대응하는 복수의 뇌파 데이터 및 복수의 신체 데이터를 획득할 수 있다. 복수의 사용자 각각에 대응하는 복수의 뇌파 데이터 각각은, 각 사용자의 뇌 신경세포 사이에 신호가 전달될 때 발생하는 전기적 신호를 측정한 데이터를 의미할 수 있다. 이러한 뇌파 데이터는, 예를 들어, 복수의 전극 각각을 사용자의 두피 각 영역에 접촉시키고, 각 전극으로부터 획득되는 전압에 기반하여 측정되는 것일 수 있다. 복수의 신체 데이터는, 각 사용자의 뇌 나이 예측에 기반이 되는 정보로, 각 사용자의 신체 나이 및 성별에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예컨대, 복수의 신체 데이터 중 제 1 사용자의 제 1 신체 데이터는, '11세' 및 '남자'라는 정보를 포함할 수 있다. 전술한 뇌파 데이터 및 신체 데이터에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.According to an embodiment of the present disclosure, the processor 130 may acquire a plurality of EEG data and a plurality of body data corresponding to each of a plurality of users. Each of the plurality of EEG data corresponding to each of the plurality of users may refer to data obtained by measuring an electrical signal generated when a signal is transmitted between brain neurons of each user. The EEG data may be, for example, measured based on a voltage obtained by bringing each of a plurality of electrodes into contact with each region of the user's scalp and obtaining from each electrode. The plurality of body data is information based on prediction of the brain age of each user, and may include information on the body age and gender of each user. For example, the first body data of the first user among the plurality of body data may include information '11 years old' and 'man'. The detailed description of the aforementioned brain wave data and body data is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 복수의 뇌파 데이터 및 복수의 신체 데이터의 획득은 메모리(120)에 저장된 데이터를 수신하거나 또는 로딩(loading)하는 것일 수 있다. 복수의 뇌파 데이터 및 복수의 신체 데이터의 획득은, 유/무선 통신 수단에 기초하여 다른 저장 매체에, 다른 컴퓨팅 장치, 동일한 컴퓨팅 장치 내의 별도 처리 모듈로부터 신경망의 학습에 관련한 복수의 뇌파 데이터 및 복수의 신체 데이터를 수신하거나 또는 로딩하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the acquisition of the plurality of brain wave data and the plurality of body data may be receiving or loading data stored in the memory 120 . Acquisition of a plurality of brain wave data and a plurality of body data is performed in another storage medium based on a wired/wireless communication means, a plurality of brain wave data related to learning of a neural network from another computing device, a separate processing module in the same computing device, and a plurality of It may be receiving or loading body data.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(130)는 복수의 뇌파 데이터 및 복수의 신체 데이터에 기초하여 학습 데이터 세트를 구축할 수 있다. 이 경우, 학습 데이터 세트는 신경망의 학습을 위한 데이터로서, 학습 입력 데이터 세트 및 학습 출력 데이터 세트를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the processor 130 may build a learning data set based on a plurality of brain wave data and a plurality of body data. In this case, the training data set is data for training the neural network, and may include a training input data set and a training output data set.

학습 입력 데이터 세트는, 하나 이상의 네트워크 함수 즉, 신경망의 입력에 관련한 데이터들을 의미할 수 있으며, 학습 출력 데이터 세트는 하나 이상의 네트워크 함수가 학습 입력 데이터 세트 각각을 입력으로 하여 출력한 출력 데이터들 각각과 비교되는 정답에 관련한 데이터들을 의미할 수 있다. The training input data set may mean data related to one or more network functions, that is, input of a neural network, and the training output data set includes each of the output data output by the one or more network functions by taking each of the training input data sets as an input. It may mean data related to the compared correct answer.

프로세서(130)는 복수의 뇌파 데이터에 기초하여 학습 입력 데이터 세트를 구축하고, 그리고 복수의 신체 데이터(예컨대, 신체 나이)에 기초하여 학습 출력 데이터를 구축할 수 있다. 프로세서(130)가 구축하는 하는 학습 데이터 세트는, 뇌파 데이터들을 입력으로 하는 학습 입력 데이터 세트와 해당 입력 데이터들 각각에 대응하는 신체 나이에 관련한 학습 출력 데이터 세트를 포함할 수 있다. 즉, 본 개시에서 신경망의 출력에 관련한 타겟 값은 각 사용자들의 신체 나이일 수 있다. The processor 130 may construct a learning input data set based on the plurality of brain wave data, and construct the learning output data based on the plurality of body data (eg, body age). The learning data set constructed by the processor 130 may include a learning input data set using brain wave data as an input and a learning output data set related to a body age corresponding to each of the input data. That is, in the present disclosure, the target value related to the output of the neural network may be the physical age of each user.

다시 말해, 프로세서(130)는 사용자들의 뇌파 데이터들을 신경망의 입력으로 하고, 입력된 뇌파 데이터에 대응하여 출력된 출력 데이터가 해당 뇌파 데이터에 라벨에 해당하는 학습 출력 데이터(즉, 신체 나이)들에 가까워지도록 학습을 수행할 수 있다.In other words, the processor 130 takes the brain wave data of the users as an input to the neural network, and the output data output in response to the input brain wave data is the learning output data (ie, body age) corresponding to the label in the corresponding brain wave data. You can learn to get closer.

구체적으로, 프로세서(130)는 라벨링된 학습 데이터 세트를 이용하여 뇌 나이 예측 모델을 구성하는 하나 이상의 네트워크 함수에 대한 학습을 수행할 수 있다. 프로세서(130)는 학습 입력 데이터 세트 각각을 하나 이상의 네트워크 함수에 입력시키고, 하나 이상의 네트워크 함수로 연산된 출력 데이터 각각과 학습 입력 데이터 세트 각각의 라벨에 해당하는 학습 출력 데이터 세트 각각을 비교하여 오차를 도출할 수 있다. 즉, 신경망의 학습에서 학습 입력 데이터는 하나 이상의 네트워크 함수의 입력 레이어 각각에 입력될 수 있으며, 학습 출력 데이터는 하나 이상의 네트워크 함수의 출력과 비교될 수 있다. 프로세서(130)는 학습 입력 데이터에 대한 하나 이상의 네트워크 함수의 연산 결과와 학습 출력 데이터(라벨)의 오차에 기초하여 신경망을 학습시킬 수 있다. 프로세서(130)는 오차에 기초하여 하나 이상의 네트워크 함수의 가중치를 역전파 방식으로 조정할 수 있다. 프로세서(130)는 학습 입력 데이터 대한 하나 이상의 네트워크 함수의 연산 결과와 학습 출력 데이터의 오차에 기초하여 하나 이상의 네트워크 함수의 출력이 학습 출력 데이터에 가까워지도록 가중치를 조정할 수 있다. Specifically, the processor 130 may perform learning on one or more network functions constituting the brain age prediction model using the labeled training data set. The processor 130 inputs each of the training input data sets to one or more network functions, and compares each of the output data calculated by the one or more network functions with each of the training output data sets corresponding to the labels of each of the training input data sets to obtain an error. can be derived That is, in learning of a neural network, learning input data may be input to each of the input layers of one or more network functions, and the learning output data may be compared with outputs of one or more network functions. The processor 130 may train the neural network based on an error between an operation result of one or more network functions on the learning input data and an error of the learning output data (label). The processor 130 may adjust the weights of one or more network functions in a backpropagation manner based on the error. The processor 130 may adjust the weight so that the output of the one or more network functions approaches the training output data based on an error between the operation result of the one or more network functions on the training input data and the training output data.

즉, 프로세서(130)는 복수의 사용자들의 뇌파 데이터와 실제 신체 나이 정보를 포함하는 신체 정보를 통해 학습 데이터를 구축하고, 구축된 학습 데이터를 활용하여 뇌 나이를 예측하는 신경망 모델을 생성할 수 있다. 프로세서(130)에 의해 생성된 뇌 나이 예측 모델은, 사용자(예컨대, 검진자)의 뇌파 데이터 및 신체 데이터를 입력으로 하여 뇌 나이 예측 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 모델일 수 있다. 즉, 프로세서(130)는 생성된 신경망 모델을 활용하여 뇌파 데이터에 대응하는 뇌 나이 예측 정보를 제공할 수 있다. 이 경우, 뇌 나이 예측 정보는, 사용자의 뇌 나이에 관련한 수치 예측 정보 및 뇌 나이 산정 요인 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. That is, the processor 130 may construct learning data through body information including brain wave data and actual body age information of a plurality of users, and generate a neural network model for predicting brain age by using the constructed learning data. . The brain age prediction model generated by the processor 130 may be a model characterized in that brain age prediction information is output by inputting EEG data and body data of a user (eg, an examinee). That is, the processor 130 may provide brain age prediction information corresponding to the EEG data by using the generated neural network model. In this case, the brain age prediction information may include at least one of numerical prediction information related to the user's brain age and brain age estimation factor information.

이에 따라, 사용자는 뇌 나이 예측 정보를 통해 실제 신체 나이와의 비교를 통해 발달 지연 가능성을 예측할 수 있다. 예컨대, 신경망 모델(즉, 뇌 나이 예측 모델)을 통해 예측된 뇌 나이에 관련한 수치적 예측 정보가 실제 신체 나이보다 현저하게 낮게 예측된 경우, 발달 지연 가능성(즉, 뇌 기능 장애)이 높은 것일 수 있다. 따라서, 고비용을 들이지 않고도 사용자로부터 측정된 뇌파 데이터에 기반하여 발달 지연과 관련된 증상을 조기에 예측 또는 발견할 수 있다. 이는, 유아 또는 소아청소년의 뇌 성장 및 노화 진행 정도를 정확하게 판단하여 상황에 맞는 처방 또는 관리를 할 수 있도록 하는 척도를 제공하는 것일 수 있다.Accordingly, the user may predict the possibility of developmental delay through comparison with the actual body age through the brain age prediction information. For example, if numerical predictive information related to brain age predicted through a neural network model (ie, brain age prediction model) is predicted to be significantly lower than actual body age, the possibility of developmental delay (ie, brain dysfunction) may be high. have. Accordingly, it is possible to predict or detect symptoms related to developmental delay early on the basis of EEG data measured from a user without incurring high costs. This may be to provide a measure to accurately determine the degree of brain growth and aging of infants or children and adolescents to provide a prescription or management suitable for the situation.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(130)는 복수의 사용자 각각의 신체 정보에 기초하여 복수의 사용자 각각에 대응하는 뇌파 데이터들을 구분함으로써, 하나 이상의 학습 데이터 세트를 구축할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(130)는 복수의 사용자 각각의 나이 및 성별 각각에 기초하여 복수의 사용자 별로 뇌파 데이터를 구분하여 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트를 구축할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the processor 130 may construct one or more learning data sets by classifying EEG data corresponding to each of the plurality of users based on the body information of each of the plurality of users. Specifically, the processor 130 may construct one or more learning input data sets by classifying EEG data for a plurality of users based on each age and gender of each of the plurality of users.

보다 자세히 설명하면, 프로세서(130)는 복수의 사용자들 각각의 나이에 기반하여 뇌파 데이터들을 구분함으로써, 유아 학습 입력 데이터 세트 및 소아청소년 학습 입력 데이터 세트를 구축할 수 있다. 프로세서(130)는 나이가 4~6세에 대응하는 뇌파 데이터들을 통해 유아 학습 입력 데이터 세트를 구축하고, 그리고 나이가 6~19세에 대응하는 뇌파 데이터들을 통해 소아청소년 학습 입력 데이터를 구축할 수 있다.More specifically, the processor 130 may construct an infant learning input data set and an infant learning input data set by classifying the EEG data based on the age of each of the plurality of users. The processor 130 may construct an infant learning input data set through EEG data corresponding to 4 to 6 years of age, and to construct pediatric learning input data through EEG data corresponding to 6 to 19 years of age. have.

또한, 프로세서(130)는 성별에 기반하여 뇌파 데이터들을 구분함으로써, 남자 학습 입력 데이터 세트 및 여자 학습 입력 데이터 세트를 구축할 수 있다. 프로세서(130)는 성별이 남자에 대응하는 뇌파 데이터들을 통해 남자 학습 입력 데이터 세트를 구축하고, 그리고 성별이 여자에 대응하는 뇌파 데이터들을 통해 여자 학습 입력 데이터 세트를 구축할 수 있다.In addition, the processor 130 may construct a male learning input data set and a female learning input data set by classifying the EEG data based on gender. The processor 130 may construct a male learning input data set through the brain wave data corresponding to a male gender, and construct a female learning input data set through the brain wave data corresponding to a female gender.

즉, 프로세서(130)는 각 사용자들의 나이 및 성별에 기초하여 뇌파 데이터들을 구분함으로서 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트를 구축할 수 있다. 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트는, 예를 들어, 남자 유아 학습 입력 데이터 세트, 여자 유아 학습 입력 데이터 세트, 남자 소아청소년 학습 입력 데이터 세트 및 여자 소아청소년 학습 입력 데이터 세트를 포함할 수 있다. 다시 말해, 프로세서(130)는 복수의 사용자들 각각의 나이 및 성별에 기초하여 4개의 학습 입력 데이터 세트를 생성할 수 있다. That is, the processor 130 may construct one or more learning input data sets by classifying the EEG data based on the age and gender of each user. The one or more learning input data sets may include, for example, a male toddler learning input data set, a female toddler learning input data set, a male toddler learning input data set, and a female toddler learning input data set. In other words, the processor 130 may generate four learning input data sets based on the age and gender of each of the plurality of users.

또한, 프로세서(130)는 나이 및 성별을 기준으로 복수 개의 학습 입력 데이터 세트를 구축할 수 있으며, 복수 개의 학습 입력 데이터 세트 각각을 통해 각 신경망에 대한 학습을 수행하여 하나 이상의 뇌 나이 예측 모델을 생성할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 프로세서(130)는 남자 유아 학습 입력 데이터 세트를 활용하여 제 1 뇌 나이 예측 모델을 생성하고, 여자 유아 학습 입력 데이터 세트를 활용하여 제 2 뇌 나이 예측 모델을 생성하고, 남자 소아청소년 학습 입력 데이터 세트를 활용하여 제 3 뇌 나이 예측 모델을 생성하고, 그리고 여자 소아청소년 학습 입력 데이터 세트를 활용하여 제 4 뇌 나이 예측 모델을 생성할 수 있다. In addition, the processor 130 may build a plurality of learning input data sets based on age and gender, and generate one or more brain age prediction models by performing learning for each neural network through each of the plurality of learning input data sets. can do. As a specific example, the processor 130 generates a first brain age prediction model by using a male infant learning input data set, and generates a second brain age prediction model by using a female infant learning input data set, and a male child A third brain age prediction model may be generated by using the adolescent learning input data set, and a fourth brain age prediction model may be generated by using the female child and adolescent learning input data set.

또한, 프로세서(130)는 사용자 단말(10) 또는 뇌파 데이터 획득 장치(30) 중 적어도 하나로부터 사용자의 뇌파 데이터 및 신체 데이터를 수신할 수 있다. 이 경우, 신체 데이터는 사용자(예컨대, 뇌파 검진자) 나이 또는 성별에 대한 정보를 포함할 수 있다. 프로세서(130)는 사용자의 뇌파 데이터 및 뇌파 데이터에 대응하는 신체 데이터를 수신하는 경우, 신체 데이터에 기초하여 뇌파 데이터를 처리할 최적의 뇌 나이 예측 모델을 결정할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(130)는 제 1 사용자 단말로부터 제 1 사용자에 관련한 제 1 뇌파 데이터 및 제 1 사용자가 8세 남자에 해당한다는 제 1 신체 데이터를 수신할 수 있다. 이 경우, 프로세서(130)는 제 1 신체 데이터에 기초하여 제 1 뇌파 데이터를 입력으로 처리할 최적의 뇌 나이 예측 모델을 결정할 수 있다. In addition, the processor 130 may receive the user's brainwave data and body data from at least one of the user terminal 10 and the brainwave data acquisition device 30 . In this case, the body data may include information on the age or gender of a user (eg, an EEG examiner). When receiving the user's brain wave data and body data corresponding to the brain wave data, the processor 130 may determine an optimal brain age prediction model to process the brain wave data based on the body data. Specifically, the processor 130 may receive, from the first user terminal, first EEG data related to the first user and first body data indicating that the first user corresponds to an 8-year-old male. In this case, the processor 130 may determine an optimal brain age prediction model to process the first EEG data as an input based on the first body data.

구체적인 예를 들어, 프로세서(130)는 제 1 사용자가 8세 남자에 해당하는 제 1 신체 데이터에 기초하여 제 1 뇌파 데이터를 처리할 최적의 뇌 나이 예측 모델을 제 3 뇌 나이 예측 모델로 결정할 수 있다. 제 3 뇌 나이 예측 모델은 남자 소아청소년 학습 입력 데이터 세트를 활용하여 학습된 신경망 모델일 수 있다. 프로세서(130)는 제 3 뇌 나이 예측 모델에 제 1 뇌파 데이터를 입력으로 처리하여 제 1 뇌파 데이터에 대응하는 뇌 나이 예측 정보를 출력할 수 있다. 전술한 제 1 사용자의 신체 데이터에 및 뇌 나이 예측 모델에 관련한 구체적인 수치적 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. For a specific example, the processor 130 may determine an optimal brain age prediction model for the first user to process the first EEG data based on the first body data corresponding to an 8-year-old male as the third brain age prediction model. have. The third brain age prediction model may be a neural network model trained using a male adolescent learning input data set. The processor 130 may process the first EEG data as an input to the third brain age prediction model and output brain age prediction information corresponding to the first EEG data. Specific numerical descriptions related to the above-described first user's body data and brain age prediction model are merely examples, and the present disclosure is not limited thereto.

즉, 프로세서(130)는 나이 및 성별을 기반으로 구분된 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트 각각을 통해 하나 이상의 뇌 나이 예측 모델을 생성할 수 있으며, 뇌 나이를 예측하고자 하는 사용자의 신체 데이터(즉, 나이 및 성별)를 통해 최적의 뇌 나이 예측 모델을 결정할 수 있다. 또한, 신체 데이터를 통해 결정된 뇌 나이 예측 모델을 활용하여 뇌파 데이터에 기반한 뇌 나이 예측 정보를 생성할 수 있다.That is, the processor 130 may generate one or more brain age prediction models through each of the one or more learning input data sets divided based on age and gender, and the body data (ie, age) of the user who wants to predict the brain age. and gender) to determine an optimal brain age prediction model. Also, it is possible to generate brain age prediction information based on EEG data by using a brain age prediction model determined through body data.

다시 말해, 나이 및 성별을 기준으로 구분된 학습 데이터를 통한 학습을 통해 생성된 하나 이상의 뇌 나이 예측 모델 각각을 활용함으로써, 다양한 신체 조건(예컨대, 나이 또는 성별)을 가진 복수의 사용자 각각에 대응하여 보다 최적화된 예측 정보 산출이 가능해질 수 있다. 즉, 학습 데이터를 세분화하여 구축하여 하나 이상의 신경망 모델을 구축하고, 사용자의 조건에 따라 최적의 신경망을 활용함으로써 출력(예컨대, 뇌 나이 예측 정보) 정확도 향상을 야기시킬 수 있다.In other words, by utilizing each of one or more brain age prediction models generated through learning through learning data classified based on age and gender, in response to each of a plurality of users with various body conditions (eg, age or gender), It may be possible to calculate more optimized prediction information. That is, it is possible to build one or more neural network models by subdividing the learning data, and by utilizing the optimal neural network according to the user's condition, it is possible to cause improvement in output (eg, brain age prediction information) accuracy.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(130)는 뇌의 영역 별로 하나 이상의 입력 데이터 세트 각각을 분할하여 하나 이상의 학습 입력 서브 데이터 세트를 구축할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(130)는 뇌파 데이터에 대응하는 복수의 채널 각각의 위치에 기초하여 하나 이상의 입력 데이터 세트 각각 분할하여 하나 이상의 학습 입력 서브 데이터 세트를 구축할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the processor 130 may construct one or more learning input sub-data sets by dividing each of one or more input data sets for each brain region. Specifically, the processor 130 may construct one or more learning input sub-data sets by dividing each of one or more input data sets based on the respective positions of a plurality of channels corresponding to the EEG data.

보다 자세히 설명하면, 본 개시의 뇌파 데이터는 10-20 시스템을 기반하여 획득되는 것으로, 19개의 전극이 사용자 두피의 특정 영역에 배치됨에 따라 획득되는 것일 수 있다. 이 경우, 각 영역에 위치한 전극은 복수의 주파수 대역대로 구분하여 신호를 획득하여 다양한 주파수 성분을 포함하는 뇌파 데이터를 관찰하도록 할 수 있다. 즉, 복수의 사용자 각각에 대응하는 뇌파 데이터는 19개의 전극을 통해 형성되는 복수의 채널에 관련하여 획득한 뇌파 데이터일 수 있다.More specifically, the EEG data of the present disclosure is obtained based on the 10-20 system, and may be obtained as 19 electrodes are disposed in a specific region of the user's scalp. In this case, the electrodes located in each region may be divided into a plurality of frequency bands to acquire signals to observe EEG data including various frequency components. That is, the EEG data corresponding to each of the plurality of users may be EEG data obtained in relation to a plurality of channels formed through 19 electrodes.

프로세서(130)는 19개의 전극이 형성하는 채널 각각의 위치에 기반하여 사용자의 뇌를 하나 이상의 영역으로 구분하고, 구분된 하나 이상의 영역에 대응하여 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트 각각을 하나 이상의 학습 입력 데이터 서브 데이터 세트로 구분할 수 있다.The processor 130 divides the user's brain into one or more regions based on the position of each channel formed by the 19 electrodes, and divides each one or more learning input data sets into one or more learning input data sets corresponding to the divided one or more regions. It can be divided into sub-data sets.

구체적인 예를 들어, 나이 및 성별을 기준으로 구축된 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트는, 남자 유아 학습 입력 데이터 세트, 여자 유아 학습 입력 데이터 세트, 남자 소아청소년 학습 입력 데이터 세트 및 여자 소아청소년 학습 입력 데이터 세트를 포함할 수 있다. 이 경우, 프로세서(130)는 복수의 뇌파 데이터를 나이 및 성별을 기준으로 구분한 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트 각각을, 뇌파 데이터의 측정 영역에 관련한 복수의 채널 각각의 위치에 기초하여 하나 이상의 영역으로 구분하고, 구분된 하나 이상의 영역에 대응하여 하나 이상의 학습 입력 데이터 서브 데이터 세트로 구분할 수 있다.As a specific example, one or more learning input datasets built based on age and gender include: a male toddler learning input dataset, a female toddler learning input dataset, a male toddler learning input dataset, and a female toddler learning input dataset. may include In this case, the processor 130 converts each of the one or more learning input data sets obtained by dividing the plurality of EEG data based on age and gender into one or more areas based on the location of each of the plurality of channels in relation to the measurement area of the EEG data. It can be divided and divided into one or more learning input data sub-data sets corresponding to one or more divided regions.

프로세서(130)는 각 학습 입력 데이터 세트(즉, 남자 유아 학습 입력 데이터 세트, 여자 유아 학습 입력 데이터 세트, 남자 소아청소년 학습 입력 데이터 세트 및 여자 소아청소년 학습 입력 데이터 세트) 각각을, 도 3에 도시된 바와 같이, 4가지 영역으로 구분하여 각 학습 입력 데이터 세트에 대응하는 학습 입력 제 1 서브 데이터 내지 학습 입력 제 4 서브 데이터를 구축할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 하나의 학습 입력 데이터 세트(예컨대, 남자 유아 학습 입력 데이터)는 각 전극이 형성하는 채널을 기준으로 4개의 영역으로 구분될 수 있다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, Fp1, F7, F3, Fz, T3, C3 및 Cz에 대응하는 채널들을 제 1 영역으로 구분하고, Fp2, Fz, F4, F8, Cz, C4 및 T4에 대응하는 채널들을 제 2 영역으로 구분하고, T3, C3, Cz, T5, P3, Pz 및 01에 대응하는 채널들을 제 3 영역으로 구분하고, 그리고 Cz, C4, T4, Pz, P4, T6 및 02에 대응하는 채널들을 제 4 영역으로 구분할 수 있다. 프로세서(130)는 남자 유아 학습 입력 데이터 세트를 뇌의 4가지 영역을 기준으로 구분하여 남자 유아 학습 입력 제 1 서브 데이터 세트, 남자 유아 학습 입력 제 2 서브 데이터 세트, 남자 유아 학습 입력 제 3 서브 데이터 세트 및 남자 유아 학습 입력 제 4 서브 데이터 세트를 구축할 수 있다. 이와 동일하게 프로세서(130)는 여자 유아 학습 입력 데이터 세트, 남자 소아청소년 학습 입력 데이터 세트 및 여자 소아청소년 학습 입력 데이터 세트 각각에 대응하여 4개의 영역 별 4개의 학습 입력 서브 데이터 세트를 구축할 수 있다. The processor 130 shows each of the respective learning input data sets (i.e., the male infant learning input data set, the female infant learning input data set, the male infant learning input data set, and the female infant learning input data set), respectively, as shown in FIG. As described above, it is possible to construct the first learning input sub-data to the fourth learning input sub-data corresponding to each learning input data set by dividing the region into four regions. For a specific example, one learning input data set (eg, male infant learning input data) may be divided into four regions based on a channel formed by each electrode. For example, as shown in FIG. 3 , channels corresponding to Fp1, F7, F3, Fz, T3, C3, and Cz are divided into a first region, and corresponding to Fp2, Fz, F4, F8, Cz, C4 and T4. divided channels corresponding to T3, C3, Cz, T5, P3, Pz and 01 into a third region, and Cz, C4, T4, Pz, P4, T6 and 02 Corresponding channels may be divided into a fourth region. The processor 130 divides the male infant learning input data set based on four regions of the brain, and divides the male infant learning input first sub data set, the male infant learning input second sub data set, and the male infant learning input third sub data. Set and build a fourth sub-data set of input male infant learning. In the same way, the processor 130 may construct four learning input sub-data sets for each of four regions in correspondence with each of the female infant learning input data set, the male pediatric learning input data set, and the female pediatric learning input data set. .

즉, 프로세서(130)는 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트(즉, 남자 유아 학습 입력 데이터, 여자 유아 학습 입력 데이터 세트, 남자 소아청소년 학습 입력 데이터 세트 및 여자 소아청소년 학습 입력 데이터 세트) 별로 4개의 영역 각각을 기준으로 4개의 학습 입력 서브 데이터 세트 각각을 생성할 수 있다. 이 경우, 4개의 학습 입력 서브 데이터 세트 각각은, 각 사용자의 하나 이상의 뇌 영역 각각에 관련한 학습 데이터이며, 적어도 일부 중첩 채널을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(130)에 의해 구분된 하나 이상의 영역 각각은 인접 영역을 기준으로 적어도 하나의 중첩 채널을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.That is, the processor 130 is configured for each of the four regions by one or more learning input data sets (that is, male infant learning input data, female infant learning input data set, male infant learning input data set, and female infant learning input data set). It is possible to generate each of the four training input sub-data sets based on . In this case, each of the four learning input sub-data sets may be learning data related to each of one or more brain regions of each user, and may have at least some overlapping channels. Specifically, each of the one or more regions divided by the processor 130 may have at least one overlapping channel with respect to an adjacent region.

구체적인 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 영역과 제 2 영역은, Fz 및 Cz에 대응하는 채널을 중첩 채널로 하고, 제 1 영역과 제 3 영역은, T3, C3 및 Cz에 대응하는 채널을 중첩 채널로 하고, 제 2 영역과 제 4 영역은, Cz, C4 및 T4에 대응하는 채널을 중첩 채널로 하고, 그리고 제 3 영역과 제 4 영역은 Cz 및 Pz에 대응하는 채널을 중첩 채널로 하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이 경우, 중심축 Cz는 모든 영역에 대응하는 중첩 채널일 수 있다. As a specific example, as shown in FIG. 3 , in the first region and the second region, the channels corresponding to Fz and Cz are overlapped channels, and the first region and the third region are at T3, C3 and Cz. Let the corresponding channels be overlapping channels, the second and fourth regions have channels corresponding to Cz, C4 and T4 as overlapping channels, and the third and fourth regions have channels corresponding to Cz and Pz It may be characterized as an overlapping channel. In this case, the central axis Cz may be an overlapping channel corresponding to all regions.

전술한 바와 같이, 프로세서(130)는 뇌파 데이터를 영역 별로 구분하여 복수 개의 학습 입력 서브 데이터 세트 각각을 구축할 수 있다. 이 경우, 프로세서(130)는 복수의 학습 입력 서브 데이터 세트 각각이 적어도 일부 중첩 채널을 갖도록 구축함으로써, 각 학습 입력 서브 데이터 세트 간의 연결성을 확보함에 따라 추후 각 서브 모델이 출력한 정보를 통합하여 통합 정보를 생성하는 경우 향상된 신뢰도 및 정확성을 확보할 수 있다. As described above, the processor 130 may construct each of the plurality of learning input sub-data sets by dividing the EEG data for each region. In this case, the processor 130 builds each of the plurality of learning input sub-data sets to have at least some overlapping channels, thereby securing connectivity between the respective learning input sub-data sets, and integrating the information output by each sub-model later. When generating information, improved reliability and accuracy can be ensured.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(130)는 학습 데이터 세트에 대한 전처리를 수행할 수 있다. 프로세서(130)가 수행하는 전처리는, 노이즈 제거에 관련한 전처리를 포함할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(130)는 뇌파 데이터를 신경망을 학습시키기 위한 학습 데이터로 구축하는 과정에서 잡음(noise) 제거에 관련한 전처리를 수행할 수 있다. 예컨대, 뇌파 데이터 획득 장치(30)를 통해 사용자의 뇌파 데이터를 획득하기 위해서는 실제 사용자의 두피 표면에 장치의 일부(예컨대, 전극)이 접촉될 수 있다. 이 경우, 검출 과정에서 사용자의 안구의 움직임이나 운동에 따른 동잡음, 예를 들어 안구전도 또는 근전도 신호가 뇌파 데이터에 노이즈로써 포함될 수 있다. 이에 따라, 프로세서(130)는 잠음을 제거하기 위한 전처리를 수행할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 프로세서(130)는 뇌파 데이터로부터 수평 눈 움직임 성분, 수직 눈 움직임 성분, 근육 움직임 성분 또는 기타 노이즈 성분 등을 식별 및 제거하여 학습에 유효한 뇌파 데이터 만을 추출하는 전처리를 수행할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the processor 130 may perform preprocessing on the training data set. The pre-processing performed by the processor 130 may include pre-processing related to noise removal. Specifically, the processor 130 may perform pre-processing related to noise removal in the process of constructing EEG data as learning data for learning a neural network. For example, in order to acquire the user's brain wave data through the brain wave data acquisition device 30, a part (eg, electrode) of the device may be in contact with the actual user's scalp surface. In this case, in the detection process, motion noise according to the movement or movement of the user's eyeball, for example, an eyeball conduction or EMG signal may be included as noise in the EEG data. Accordingly, the processor 130 may perform pre-processing for removing the sleep sound. As a specific example, the processor 130 identifies and removes a horizontal eye movement component, a vertical eye movement component, a muscle movement component, or other noise components from the EEG data to perform preprocessing of extracting only EEG data effective for learning. .

또한, 프로세서(130)가 수행하는 전처리는, 특정 피처에 관련한 데이터를 제거하기 위한 전처리를 포함할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(130)는 사전 결정된 범위의 주파수에 대응하는 뇌파 데이터에 관련한 피처를 제거하는 전처리를 수행할 수 있다. Also, the preprocessing performed by the processor 130 may include preprocessing for removing data related to a specific feature. Specifically, the processor 130 may perform pre-processing of removing features related to brain wave data corresponding to frequencies in a predetermined range.

자세히 설명하면, 본 개시의 뇌파 데이터는, 다양한 대역대의 주파수로 구분된 복수의 신호들을 포함할 수 있다. 다시 말해 뇌파 데이터는, 다양한 주파수 성분을 포함할 수 있다. 예컨대, 다양한 대역대의 주파수 성분은, 예를 들어, 델타파, 세타파, 알파파, SMR(Sensory Motor Rhythm), 제 1 베타파 및 제 2 베타파 등을 포함할 수 있다. 델타파는, 0.5~4Hz의 주파수를 지닌 뇌파 데이터로서, 숙면 상태에서 발생하는 뇌파일 수 있다. 세타파는 4~7Hz의 주파수를 지닌 뇌파 데이터로서, 졸린 상태 또는 산만한 상태 또는 백일몽 상태에서 발생하는 뇌파 데이터일 수 있다. 알파파는 8~12Hz의 주파수를 지닌 뇌파 데이터로서, 편안한 상태에서 외부 집중력이 느슨할 때 발생하는 뇌파 데이터일 수 있다. SMR은 12~15Hz의 주파수를 지닌 뇌파 데이터로서, 움직이지 않는 상태에서 집중력을 유지할 때 발생하는 뇌파 데이터일 수 있다. 제 1 베타파는 15~18Hz의 주파수를 지닌 뇌파 데이터로서, 사고를 하며 활동적인 상태에서 집중력을 유지할 때 발생하는 뇌파 데이터일 수 있다. 제 2 베타파(또는 하이 베타파)는 18Hz 이상의 주파수를 지닌 뇌파 데이터로서, 긴장 또는 불안 상태에서 발생하는 뇌파 데이터일 수 있다.More specifically, the brain wave data of the present disclosure may include a plurality of signals divided into frequencies of various bands. In other words, the EEG data may include various frequency components. For example, frequency components of various bands may include, for example, delta wave, theta wave, alpha wave, sensor motor rhythm (SMR), first beta wave, and second beta wave. The delta wave is brain wave data having a frequency of 0.5 to 4 Hz, and may be a brain wave generated in a state of deep sleep. Theta wave is EEG data having a frequency of 4 to 7 Hz, and may be EEG data generated in a sleepy state, a distracted state, or a daydream state. Alpha wave is EEG data with a frequency of 8 to 12Hz, and may be EEG data generated when external concentration is loose in a relaxed state. SMR is EEG data with a frequency of 12 to 15 Hz, and may be EEG data generated when concentration is maintained while not moving. The first beta wave is brain wave data having a frequency of 15 to 18 Hz, and may be brain wave data generated when thinking and maintaining concentration in an active state. The second beta wave (or high beta wave) is EEG data having a frequency of 18 Hz or higher, and may be EEG data generated in a state of tension or anxiety.

이러한 뇌파 데이터 중 델타파에 관련한 뇌파는 잡음 제거 과정에서 민감하게 반응하는 주파수 대역의 데이터일 수 있다. 예컨대, 델타파가 비교적 낮은 주파수 대역대임에 따라, 잡음 제거에 관련한 전처리 과정(예컨대, 제 1 전처리)에서 민감하게 반응할 수 있다. 이에 따라, 잡음 제거에 관련한 전처리 이후에 델타파에 의해 전체 뇌파 데이터가 신경망의 학습을 위한 학습 데이터로 적절하지 못한 데이터로 변형될 수 있다. 즉, 뇌파 데이터에 대하여 잡음 제거에 대한 전처리가 수행된 이후, 델타파에 관련한 피처들에 의한 영향에 따라 뇌파 데이터를 학습 데이터로 하여 학습된 신경망의 출력 정확도를 저하시킬 수 있다. 따라서, 프로세서(130)는 사전 결정된 범위의 주파수에 대응하는 뇌파 데이터에 관련한 피처들을 제거하는 전처리(예컨대, 제 2 전처리)를 수행할 수 있다. 예컨대, 사전 결정된 범위의 주파수는 0.5~4Hz의 주파수를 의미할 수 있다. Among the EEG data, the EEG related to the delta wave may be data of a frequency band that responds sensitively during the noise removal process. For example, since the delta wave has a relatively low frequency band, it may react sensitively in a preprocessing process related to noise removal (eg, the first preprocessing). Accordingly, after the pre-processing related to noise removal, the entire brain wave data may be transformed into data that is not suitable as learning data for learning the neural network by the delta wave. That is, after preprocessing for noise removal is performed on the EEG data, the output accuracy of the learned neural network may be reduced by using the EEG data as the learning data according to the influence of the delta wave-related features. Accordingly, the processor 130 may perform a pre-processing (eg, a second pre-processing) of removing features related to brain wave data corresponding to a frequency in a predetermined range. For example, the frequency in the predetermined range may mean a frequency of 0.5 to 4 Hz.

보다 구체적인 예를 들어, 프로세서(130)는 사전 결정된 범위의 주파수(예컨대, 델타파)에 관련한 피처들을 제거할 수 있다. 프로세서(130)는 델타파와 알파파 간의 비율을 나타내는 DAR(Delte Alpha Ratio)에 관련한 피처들, 델타파와 Fp1, Fp2, F7 및 F8(예컨대, 전두엽 영역에 관련한 채널)의 조합으로 이루어진 관련 피처들을 모두 제거하는 전처리를 수행할 수 있다. As a more specific example, the processor 130 may remove features related to a predetermined range of frequencies (eg, delta waves). The processor 130 includes all of the features related to the Delta Alpha Ratio (DAR) indicating the ratio between the delta wave and the alpha wave, and the related features composed of the delta wave and a combination of Fp1, Fp2, F7 and F8 (eg, channels related to the prefrontal region). A pretreatment to remove it can be performed.

즉, 프로세서(130)는 사전 결정된 범위의 주파수에 대응하는 뇌파 데이터에 관련한 피처들을 제거함으로써, 특정 피처(예컨대, 델타파)에 관련한 데이터를 제거하는 전처리를 수행할 수 있다. 이에 따라, 잡음 제거 과정에서 민감성이 큰 특정 피처가 제거된 데이터들을 통해 학습 데이터가 구축되므로, 본 개시의 신경망(즉, 뇌 나이 예츠 모델)의 출력 정확도가 향상될 수 있다.That is, the processor 130 may perform pre-processing of removing data related to a specific feature (eg, delta wave) by removing features related to EEG data corresponding to a frequency in a predetermined range. Accordingly, since training data is built through data from which a specific feature with high sensitivity is removed in the noise removal process, the output accuracy of the neural network (ie, the brain Naietz model) of the present disclosure may be improved.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(130)는 학습 데이터 세트에 포함된 복수의 뇌파 데이터들 각각에 관련한 피처들에 관한 전처리를 수행할 수 있다. 이 경우, 뇌파 데이터들 각각에 관련한 피처들에 관한 전처리(예컨대, 제 3 전처리)는, 각 피처들에 관련하여 이상치를 탐색하여 대체하기 위한 전처리를 의미할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the processor 130 may perform pre-processing on features related to each of a plurality of EEG data included in the training data set. In this case, the pre-processing (eg, the third pre-processing) regarding the features related to each of the EEG data may refer to a pre-processing for searching for and replacing an outlier in relation to each feature.

구체적으로, 프로세서(130)는 하나 이상의 학습 입력 서브 데이터 세트 각각에 대응하는 복수의 피처 각각에 대한 변환을 수행할 수 있다. 여기서 피처에 대한 사전 결정된 변환은 log변환을 의미할 수 있다. 본 개시의 학습 데이터로 활용되는 뇌파 데이터는, 왜도값이 1을 넘는(왜도 값이 1을 벗어나면 정규성을 벗어남을 의미) 피처가 많기 때문에, 프로세서(130)는 모든 피처에 대응하여 log 변환을 수행함으로써, 피처들의 정규성을 확보할 수 있다.Specifically, the processor 130 may perform transformation on each of a plurality of features corresponding to each of one or more training input sub-data sets. Here, the predetermined transformation for the feature may mean a log transformation. Since the EEG data used as the learning data of the present disclosure has many features with a skewness value greater than 1 (meaning that the skewness value is out of 1), the processor 130 logs in response to all the features. By performing the transformation, normality of the features can be ensured.

또한, 프로세서(130)는 변환된 복수의 피처 각각의 이상치를 탐색할 수 있다. 이상치는 패턴에서 많이 벗어난 값이기 ‹š문에 평균값에 큰 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, [1, 2, 3, 4, 5]에서 평균은 3이고, 중위값은 3일 수 있다. 또한, [1, 2, 3, 4, 100]의 경우에서는 평균은 22이지만, 중위값은 3으로 동일할 수 있다. 즉, 학습에 관련한 데이터들 사이에 이러한 이상치가 포함되는 경우, 분석 또는 예측 결과 산출에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에, 프로세서(130)는 해당 이상치에 관련한 피처들을 탐색 및 대체하기 위한 전처리를 수행할 수 있다. Also, the processor 130 may search for an outlier of each of the plurality of transformed features. Because an outlier is a value that deviates a lot from the pattern, it can greatly affect the average value. For example, in [1, 2, 3, 4, 5], the mean may be 3 and the median may be 3. In addition, in the case of [1, 2, 3, 4, 100], the mean is 22, but the median may be equal to 3. That is, when such an outlier is included among the data related to learning, since it may have a great influence on the calculation of analysis or prediction results, the processor 130 performs preprocessing to search for and replace features related to the outlier. can

자세히 설명하면, 프로세서(130)는 변환된 복수의 피처들 중 제 1 기준값 보다 작거나 또는 제 2 기준값 보다 큰 값을 가지는 피처들을 이상치로 결정할 수 있다. 다시 말해, 프로세서(130)는 제 1 기준값과 제 2 기준값의 범위 외에 피처들을 이상치에 관련한 피처로 결정할 수 있다. 여기서 제 1 기준값은, 변한된 복수의 피처들의 제 1 사분위수(즉 Q1)와 사분범위(IQR)의 3배에 해당하는 값의 차이에 기반하여 결정될 수 있다. 제 1 사분위수는 전체 피처에서 25%에 대응하는 데이터 값을 의미할 수 있다. 사분범위는 전체 피처에 75%에 대응하는 데이터 값을 의미하는 제 3 사분위수와 제 1사분위수의 차(즉, IQR = Q3 - Q1)에 의해 도출될 수 있다. 구체적인 예를 들어, 제 1 기준값은 "Q1 - 3*IQR"와 같은 수식을 충족하여 결정될 수 있다. 또한, 제 2 기준값은, 변환된 피처들의 제 3 사분위수와 사분범위의 3배에 해당하는 값의 합에 기반하여 결정될 수 있다. 구체적인 예를 들어, 제 2 기준값은 "Q3 + 3*IQR"과 같은 수식을 충족하여 결정될 수 있다. In more detail, the processor 130 may determine features having a value smaller than the first reference value or greater than the second reference value among the plurality of transformed features as outliers. In other words, the processor 130 may determine features other than the range of the first reference value and the second reference value as features related to the outlier. Here, the first reference value may be determined based on a difference between the first quartile (ie, Q1) of the plurality of changed features and a value corresponding to three times the interquartile range (IQR). The first quartile may mean a data value corresponding to 25% of all features. The interquartile range may be derived by the difference between the third quartile and the first quartile (ie, IQR = Q3 - Q1), which means data values corresponding to 75% of all features. As a specific example, the first reference value may be determined by satisfying an equation such as “Q1 - 3*IQR”. Also, the second reference value may be determined based on the sum of the third quartile of the transformed features and a value corresponding to three times the interquartile range. As a specific example, the second reference value may be determined by satisfying an equation such as “Q3 + 3*IQR”.

또한, 프로세서(130)는 이상치로 탐색된 피처값들을 하나 이상의 학습 입력 데이터 각각에 대응하는 피처들 중 최대값에 대응하는 최대값 피처로 대체할 수 있다. 여기서 하나 이상의 학습 입력 데이터는, 복수의 사용자 각각의 나이에 기초하여 구분되어 구축된 것으로, 예를 들어, 유아 학습 입력 데이터 세트 및 소아청소년 학습 입력 데이터 세트를 포함할 수 있다. 예컨대, 뇌파 데이터에 관련하여 각 피처들의 경향은 나이에 비례하여 뚜렷하게 나타날 수 있다. 이에 따라, 프로세서(130)는 나이를 기준으로 기준(예컨대, 유아 또는 소아청소년)으로 구분하고, 이상치로 탐색된 피처값들을 각 기준에 대응하는 피처들 중 최대값에 대응하는 최대값 피처로 대체할 수 있다. 즉, 프로세서(130)는 복수의 피처들 중 이상치로 결정된 피처들에 대한 결측값 대체를 수행할 수 있다. 이는, 이상치에 관련한 피처들을 단순히 제거하는 경우 발생되는 통계적 편향을 제거하는 효과를 가질 수 있다. Also, the processor 130 may replace the feature values found as outliers with the maximum value feature corresponding to the maximum value among the features corresponding to each of the one or more learning input data. Here, the one or more learning input data is divided and constructed based on the age of each of the plurality of users, and may include, for example, an infant learning input data set and an infant learning input data set. For example, in relation to EEG data, the trend of each feature may be clearly displayed in proportion to age. Accordingly, the processor 130 classifies the criteria (eg, infants or children and adolescents) based on the age, and replaces the feature values found as outliers with the maximum feature corresponding to the maximum value among the features corresponding to each criterion. can do. That is, the processor 130 may perform missing value replacement for features determined as outliers among a plurality of features. This may have the effect of removing a statistical bias that occurs when simply removing features related to outliers.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(130)는 검증 데이터 세트와 테스트 데이터 세트 간의 교차 검증(Cross Validation)을 통해 학습 데이터 세트 중 적어도 일부를 제거할 수 있다. 검증 데이터 및 테스트 데이터 각각은 라벨링된 학습 데이터 세트 중 적어도 일부로 구성될 수 있다. 예컨대, 검증 데이터 세트는 신경망의 반복 학습에서 에폭별 학습의 효과가 일정 이상인지 이하인지 여부에 기초하여 학습의 완료를 결정하는 데 이용될 수 있다. 또한, 테스트 데이터 세트는 이용하여 하나 이상의 네트워크 함수의 성능을 테스트하여 상기 하나 이상의 네트워크 함수의 활성화 여부를 결정하는 데 이용될 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the processor 130 may remove at least a portion of the training data set through cross validation between the verification data set and the test data set. Each of the validation data and the test data may consist of at least a portion of the labeled training data set. For example, the verification data set may be used to determine the completion of learning based on whether the effect of learning for each epoch is greater than or less than a certain level in iterative learning of the neural network. The test data set may also be used to test the performance of one or more network functions to determine whether to activate the one or more network functions.

교차 검증을 통해 학습 데이터 세트 중 적어도 일부는 제거하는 것은, 비정상 데이터를 필터링 하는 것을 의미할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 교차 검증 과정에서 신경망의 출력 결과가 상이하게 나오는 경우 해당 데이터는 비정상에 관련한 데이터로 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(130)는 해당 데이터 때문에 신경망 모델의 학습이 불안정해지는 것으로 판단하여 해당 데이터에 대한 필터링을 수행할 수 있다.Removal of at least a portion of the training data set through cross-validation may mean filtering out abnormal data. As a specific example, if the output results of the neural network are different during the cross-validation process, the corresponding data may be determined as abnormal data. That is, the processor 130 may determine that learning of the neural network model is unstable because of the corresponding data, and may perform filtering on the corresponding data.

프로세서(130)가 수행하는 교차 검증을 통한 데이터 제거에 관련한 구체적인 설명은 도 4를 참조하여 이하에서 후술하도록 한다. 도 4는 교차검증 시뮬레이션 결과를 예시적으로 나타낸 예시도를 도시한다. 도 4에 도시된 표에서 복수의 행은, 복수의 사용자 각각을 구분하는 것일 수 있다. 예컨대, 제 1 행은 제 1 사용자에 관련한 데이터가 표시된 것일 수 있으며, 제 300 행은 제 300 사용자에 관련한 데이터가 표시된 것일 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 표에서 복수의 열은, 교차 검증이 수행된 횟수에 대응하는 것일 수 있다. 예컨대, 제 1 열은 교차 검증이 1회 수행된 결과가 표시된 것일 수 있으며, 제 99열은 교차 검증이 99회 수행된 결과가 표시된 것일 수 있다. 또한, 각 행 및 열에 대응하여 표시되는 레코드는, 동일한 모델에 검증 데이터를 입력으로 하는 경우와 테스트 데이터를 입력으로 하는 경우 각각에서 산출된 출력 값의 차이값을 의미할 수 있다. A detailed description of data removal through cross-validation performed by the processor 130 will be described below with reference to FIG. 4 . 4 is an exemplary diagram illustrating a cross-validation simulation result by way of example. A plurality of rows in the table shown in FIG. 4 may identify each of a plurality of users. For example, the first row may display data related to the first user, and the 300th row may display data related to the 300th user. In addition, a plurality of columns in the table shown in FIG. 4 may correspond to the number of times cross-validation is performed. For example, the first column may display a result of performing cross-validation once, and the 99th column may indicate a result of performing cross-validation 99 times. In addition, the record displayed corresponding to each row and column may mean a difference value between output values calculated in the case where verification data is input to the same model and when test data is input to the same model.

구체적으로, 프로세서(130)는 각 교차 검증 수행 횟수에 따른 교차 검증 값의 절대값과 사전 결정된 임계값의 비교에 기초하여 데이터의 제거 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 9 사용자에 관련한 8회째 교차 검증에 대응하는 교차 검증 값(즉, 검증 데이터 및 테스트 데이터 각각의 출력값의 차이 '6.4568')의 절대값이 사전 결정된 임계값(예컨대, '5')을 초과하는 경우, 프로세서(130)는 해당 제 9 사용자의 뇌파 데이터에 관련한 학습 데이터를 제거할 수 있다. Specifically, the processor 130 may determine whether to remove data based on a comparison of the absolute value of the cross-validation value according to the number of times of performing each cross-validation and a predetermined threshold value. For example, as shown in FIG. 4 , the absolute value of the cross-validation value corresponding to the 8th cross-validation related to the ninth user (that is, the difference '6.4568' between the output values of the verification data and the test data) is predetermined. When the threshold value (eg, '5') is exceeded, the processor 130 may remove the learning data related to the brain wave data of the ninth user.

또한, 프로세서(130)는 교차 검증 과정에서 각 교차 검증 수행 횟수 별 생성되는 교차 검증 값 간의 차이값의 절대값과 사전 결정된 임계 차이값의 비교에 기초하여 데이터의 제거 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 19 사용자에 관련한 1회째 교차 검증에 대응하는 교차 검증 값(즉, '2.8688')과 10회째 교차 검증에 대응하는 교차 검증 값(즉, '0.691')의 차이값의 절대값(즉 '2.1778')이 사전 결정된 임계 차이값(예컨대 '2')을 초과하는 경우, 프로세서(130)는 해당 제 19 사용자의 뇌파 데이터에 관련한 학습 데이터를 제거할 수 있다.In addition, the processor 130 may determine whether to remove data based on a comparison between an absolute value of a difference value between cross-validation values generated for each number of times of performing cross-validation in the cross-validation process and a predetermined threshold difference value. For example, as shown in FIG. 4 , a cross-validation value corresponding to the first cross-validation related to the 19th user (ie, '2.8688') and a cross-validation value corresponding to the 10th cross-validation (ie, '0.691) '), when the absolute value (ie, '2.1778') of the difference value exceeds a predetermined threshold difference value (eg, '2'), the processor 130 removes the learning data related to the EEG data of the 19th user. can

즉, 프로세서(130)는 교차 검증을 통해 비정상에 관련한 데이터들(즉, 신경망의 학습에 효율을 저하시키는 데이터들)을 학습 데이터 세트 중 적어도 일부를 제거할 수 있다. 다시 말해, 프로세서(130)는 테스트 데이터와 검증 데이터 각각을 입력으로 하여 출력된 출력 데이터 간의 차이가 비교적 크거나 또는, 교차 검증 회차 별 출력되는 교차 검증 값의 차이가 비교적 큰 경우, 해당 데이터를 신경망 학습에 효율을 저하시키는 데이터로 판별하여 필터링함으로써, 모델링 시 제외시킬 수 있다. 전술한 과정을 통해 학습 효율이 향상되는 효과가 야기될 수 있다. That is, the processor 130 may remove at least a portion of the training data set for data related to abnormality (ie, data that reduces the learning efficiency of the neural network) through cross-validation. In other words, when the difference between the output data output by inputting each of the test data and the verification data as an input is relatively large or the difference between the cross-validation values output for each cross-validation cycle is relatively large, the processor 130 converts the data into the neural network. By filtering by discriminating and filtering data that lowers learning efficiency, it can be excluded from modeling. Through the above-described process, the effect of improving learning efficiency may be caused.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(130)는 뇌 나이 예측 서브 모델 각각에 대응하는 복수의 피처 중 피처 중요도 값을 기준으로 적어도 하나의 피처를 제거하여 중요 피처를 선별할 수 있다. 구체적으로, 학습 과정에서 뇌 나이 예측 서브 모델은 복수의 피처 각각을 대응하여 피처의 중요도 값을 출력할 수 있다. 예컨대, 이러한 피처의 중요도 값은 예측 정확도에 관련한 것일 수 있다. 예를 들어, 뇌 나이 예측 서브 모델은, 제 1 피처 및 제 2 피처 각각의 피처 중요도 값 각각을 '80' 및 '73'으로 출력할 수 있다. 예컨대, 프로세서(130)는 학습 과정에서 복수의 피처 각각에 대응하는 피처 중요도 값을 기준으로 특정 임계치(예컨대, 60) 이하의 피처들을 제거하거나 또는, 하위 1%에 해당하는 피처들을 제거할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the processor 130 may select an important feature by removing at least one feature from among a plurality of features corresponding to each of the brain age prediction submodels based on the feature importance value. Specifically, in the learning process, the brain age prediction sub-model may correspond to each of the plurality of features and output the importance value of the feature. For example, the importance value of such a feature may relate to prediction accuracy. For example, the brain age prediction sub-model may output '80' and '73' as feature importance values of the first and second features, respectively. For example, in the learning process, the processor 130 may remove features below a specific threshold (eg, 60) based on the feature importance value corresponding to each of the plurality of features, or remove features corresponding to the lower 1%. .

일 실시예에 따르면, 남자 소아청소년 뇌 나이 예측 모델에서 각 영역 별(예컨대, 제 1 영역 내지 제 4 영역)로 최종 선택된 중요 피처들의 개수는 '36개', '37개', '46개' 및 '45개'일 수 있다. According to an embodiment, the number of important features finally selected for each region (eg, the first region to the fourth region) in the brain age prediction model for boys and girls is '36', '37', and '46' and '45'.

즉, 프로세서(130)는 학습 과정에서 단계적으로 피처를 최소화시켜 중요 피처만을 선별함으로써, 어떤 피처들이 주요한 영향을 미쳤는지 보다 용이하게 파악할 수 있다. 이는 출력 뇌파의 위치와 이로부터 파생된 주파수의 다양한 조합으로 이루어진 수많은 피처들 중에서 문제를 야기하는 피처들을 가산 수준의 개수로 추출함으로써, 정확도를 향상시킬 뿐만 아니라, 신경망 모델의 출력에 관련한 설명력을 더욱 향상시키는 효과가 있다. That is, the processor 130 selects only important features by stepwise minimizing the features in the learning process, so that it is easier to determine which features have a major influence. This not only improves accuracy, but also improves the explanatory power related to the output of the neural network model by extracting the features that cause problems among numerous features composed of various combinations of the position of the output EEG and the frequency derived therefrom as the number of added levels. has an improving effect.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(130)는 하나 이상의 학습 입력 서브 데이터 세트 및 하나 이상의 학습 입력 서브 데이터 세트 각각에 대응하는 학습 출력 데이터 세트 각각을 활용하여 하나 이상의 네트워크 함수에 대한 학습을 수행하여 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델을 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(130)는 뇌의 제 1 영역에 관련한 학습 입력 제 1 서브 데이터를 활용하여 뇌 나이 예측 제 1 서브 모델을 생성하고, 뇌의 제 2 영역에 관련한 학습 입력 제 2 서브 데이터를 활용하여 뇌 나이 예측 제 2 서브 모델을 생성하고, 뇌의 제 3 영역에 관련한 학습 입력 제 3 서브 데이터를 활용하여 뇌 나이 예측 제 3 서브 모델을 생성하고, 그리고 뇌의 제 4 영역에 관련한 학습 입력 제 4 서브 데이터를 활용하여 뇌 나이 예측 제 4 서브 모델을 생성할 수 있다. 이에 따라, 뇌 나이 예측 제 1 서브 모델은 뇌파 데이터를 입력으로 하는 경우, 뇌의 제 1 영역에 관련한 뇌 나이 예측 서브 정보를 출력하고, 뇌 나이 예측 제 2 서브 모델은 뇌파 데이터를 입력으로 하는 경우, 뇌의 제 2 영역에 관련한 뇌 나이 예측 서브 정보를 출력하고, 뇌 나이 예측 제 3 서브 모델은 뇌파 데이터를 입력으로 하는 경우, 뇌의 제 3 영역에 관련한 뇌 나이 예측 서브 정보를 출력하고, 그리고 뇌 나이 예측 제 4 서브 모델은 뇌파 데이터를 입력으로 하는 경우, 뇌의 제 4 영역에 관련한 뇌 나이 예측 서브 정보를 출력할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the processor 130 performs learning on one or more network functions by utilizing each of the one or more learning input sub-data sets and the learning output data sets corresponding to each of the one or more learning input sub-data sets. to generate one or more brain age prediction sub-models. For example, the processor 130 generates a brain age prediction first sub-model by using the first sub-data of the learning input related to the first region of the brain, and generates the second sub-data of the learning input related to the second region of the brain. generating a second sub-model for predicting brain age using the third sub-model of the brain age prediction, and generating a third sub-model for predicting brain age by using the third sub-data of the learning input related to the third region of the brain, and learning input related to the fourth region of the brain A fourth sub-model for predicting brain age may be generated by using the fourth sub-data. Accordingly, when the brain age prediction first sub-model receives EEG data as an input, it outputs brain age prediction sub-information related to the first region of the brain, and when the second brain age prediction sub-model receives EEG data as an input , output brain age prediction sub-information related to the second region of the brain, and when the brain age prediction third sub-model receives EEG data as input, output brain age prediction sub-information related to the third region of the brain, and When the brain age prediction fourth sub-model receives EEG data as an input, it may output brain age prediction sub-information related to the fourth region of the brain.

즉, 본 개시의 뇌 나이 예측 모델은 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델을 포함하여 구성될 수 있다. 뇌 나이 예측 모델은 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델 간 트리 구조를 통해 구성될 수 있다. 예컨대, 뇌 나이 예측 모델은, 랜덤 포레스트 기반 신경망 모델을 포함할 수 있다.That is, the brain age prediction model of the present disclosure may be configured to include one or more brain age prediction sub-models. The brain age prediction model may be constructed through a tree structure between one or more brain age prediction sub-models. For example, the brain age prediction model may include a random forest-based neural network model.

프로세서(130)는 사용자의 뇌파 데이터를 수신하는 경우, 해당 뇌파 데이터를 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델 각각의 입력으로 처리할 수 있다. 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델은, 뇌의 각 영역에 대응하는 각 학습 입력 서브 데이터를 통해 학습된 신경망 모델들로, 뇌파 데이터를 입력으로 하는 경우, 특정 영역에 관련한 뇌 나이 예측 서브 정보를 출력할 수 있다. 다시 말해, 각각의 뇌 나이 예측 서브 모델은 각 영역에 관련한 뇌 나이 예측 서브 정보를 출력할 수 있다.When receiving the user's brain wave data, the processor 130 may process the corresponding brain wave data as input of each of one or more brain age prediction sub-models. The one or more brain age prediction sub-models are neural network models learned through each learning input sub-data corresponding to each region of the brain. can In other words, each brain age prediction sub-model may output brain age prediction sub-information related to each region.

또한, 프로세서(130)는 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델 각각의 출력인 뇌 나이 예측 서브 정보들에 기초하여 뇌 나이 예측 정보를 생성할 수 있다. 이 경우, 뇌 나이 예측 정보는, 각 모델을 통해 영역 별로 출력된 뇌 나이 예측 서브 정보들을 통합한 통합 정보를 의미할 수 있다. 예컨대, 프로세서(130)는 뇌 나이 예측 서브 정보들의 평균 값을 통해 뇌 나이 예측 정보를 생성할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 특정 뇌파 데이터를 입력으로 하여 뇌 나이 예측 제 1 서브 모델이 출력한 뇌 나이 예측 서브 정보(즉, 제 1 영역에 대응하여 출력한 뇌 나이 예측 서브 정보)가 '8세'이며, 뇌 나이 예측 제 2 서브 모델이 출력한 뇌 나이 예측 서브 정보(즉, 제 2 영역에 대응하여 출력한 뇌 나이 예측 서브 정보)가 '10세'이며, 뇌 나이 예측 제 3 서브 모델이 출력한 뇌 나이 예측 서브 정보(즉, 제 3 영역에 대응하여 출력한 뇌 나이 예측 서브 정보)가 '12세'이며, 뇌 나이 예측 제 4 서브 모델이 출력한 뇌 나이 예측 서브 정보(즉, 제 4 영역에 대응하여 출력한 뇌 나이 예측 서브 정보)가 '10세'인 경우, 프로세서(130)는 각 서브 정보의 평균 값을 산출(즉, (8+10+12+10)/4)하여 뇌 나이 예측 정보(즉, 통합 정보)를 '10세'로 생성할 수 있다. Also, the processor 130 may generate brain age prediction information based on brain age prediction sub-information that is an output of each of one or more brain age prediction sub-models. In this case, the brain age prediction information may mean integrated information obtained by integrating brain age prediction sub-information output for each region through each model. For example, the processor 130 may generate brain age prediction information through an average value of brain age prediction sub-information. As a specific example, the brain age prediction sub-information output by the brain age prediction first sub-model with specific EEG data as input (that is, the brain age prediction sub-information output in response to the first region) is '8 years old' , the brain age prediction sub-information output by the second sub-model of the brain age prediction (that is, the sub-information output in response to the second region) is '10 years old', and the third sub-model of the brain age prediction The brain age prediction sub-information (ie, the brain age prediction sub-information output in response to the third region) is '12 years old', and the brain age prediction sub-information output by the fourth sub-model of the brain age prediction (ie, the fourth region) is When the brain age prediction sub-information output in response to) is '10 years old', the processor 130 calculates the average value of each sub-information (ie, (8+10+12+10)/4) to calculate the brain age Prediction information (ie, integrated information) may be generated as '10 years old'.

또한, 프로세서(130)는 분석 대상에 뇌파 데이터에 관련한 사용자의 실제 신체 나이와 분석 결과에 해당하는 뇌 나이 예측 정보 간의 차이에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 생성할 수 있다. 이 경우, 뇌 나이 예측 정보는, 뇌 나이 산정 요인 정보를 더 포함할 수 있다. 뇌 나이 산정 요인 정보는, 뇌 나이의 수치적 예측 정보 산정에 기반이 된 뇌 영역 및 주파수에 대한 정보를 포함할 수 있다. Also, the processor 130 may generate brain age prediction information based on a difference between the user's actual body age related to the brain wave data to be analyzed and the brain age prediction information corresponding to the analysis result. In this case, the brain age prediction information may further include brain age estimation factor information. The brain age estimation factor information may include information on brain regions and frequencies based on numerical prediction information calculation of brain age.

구체적인 예를 들어, 제 1 사용자의 실제 신체 나이가 12세이고, 제 1 사용자의 제 1 뇌파 데이터를 입력으로 각 뇌 나 예측 서브 모델이 출력한 뇌 나이 예측에 관련한 수치 정보 각각이 '4', '10', '10' 및 '16'인 경우, 프로세서(130)는 각 수치 정보의 평균값을 통해 '9세'라는 수치 예측 정보를 생성할 수 있다. 또한, 프로세서(130)는 제 1 사용자의 제 1 뇌파 데이터를 기반으로 산정된 뇌 나이 예측 정보(즉, 9세)가 제 1 사용자의 실제 신체 나이(즉, 12세) 보다 적은 것을 식별하여 발달 지연에 관련한 뇌 나이 산정 요인 정보를 생성할 수 있다. 이 경우, 프로세서(130)는 제 1 영역에 대응하는 뇌 나이 예측 서브 모델의 출력결과가 실제 뇌 나이와 가장 상이한 결과를 출력한 것을 판단하여 제 1 영역에 발달 지연에 해당할 수 있다는 뇌 나이 산정 요인 정보를 생성할 수 있다. As a specific example, the actual physical age of the first user is 12, and the numerical information related to the brain age prediction output by each brain or the prediction sub-model by inputting the first EEG data of the first user is '4', ' In the case of '10', '10', and '16', the processor 130 may generate numerical prediction information of '9 years old' through the average value of each numerical information. In addition, the processor 130 develops by identifying that the brain age prediction information (ie, 9 years old) calculated based on the first EEG data of the first user is less than the actual body age of the first user (ie, 12 years old) Brain age estimation factor information related to delay can be generated. In this case, the processor 130 determines that the output result of the brain age prediction sub-model corresponding to the first region is the most different from the actual brain age, and calculates the brain age that may correspond to developmental delay in the first region. Factor information can be generated.

또한, 뇌 나이 혹은 발달상태를 판단하고자 하는 뇌의 부위에 따라 이에 해당하는 영역을 결정하고, 결정된 영역의 뇌 나이를 판단할 수 있다. 예를 들어, 전두엽의 상태를 판단하고자 하는 경우 제 1 영역 및 제 2 영역의 뇌 나이를 예측하고, 두 영역에 대하여 예측된 뇌 나이의 평균을 이용하여 전두엽에 해당하는 뇌 나이에 대한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 제 1 영역의 나이가 '9세' 로 예측되고, 제 2 영역의 나이가 '11세'로 예측되는 경우, 전두엽의 뇌 나이는 '10세' 로 예측될 수 있다. 대상자의 실제 연령이 12세인 경우, 전두엽의 발달이 지연되고 있음을 알 수 있다. 이와 마찬가지로, 뇌 나이 혹은 발달상태를 판단하고자 하는 뇌의 부위에 해당하는 하나 이상의 영역을 선택하고, 선택한 영역의 뇌파 데이터를 이용하여 해당 영역의 뇌 나이를 예측하고, 선택된 하나 이상의 영역에 대하여 예측된 뇌 나이에 대한 정보를 조합(예: 평균)하여 해당 뇌 부위의 뇌 나이 혹은 발달상태를 판단할 수 있게 된다.In addition, a region corresponding to the brain age or the brain region for which the developmental state is to be determined may be determined, and the brain age of the determined region may be determined. For example, to determine the state of the frontal lobe, the brain ages of the first and second regions are predicted, and information on the brain age corresponding to the frontal lobe is obtained by using the average of the brain ages predicted for the two regions. can do. For example, when the age of the first region is predicted to be '9 years old' and the age of the second region is predicted to be '11 years old', the brain age of the frontal lobe may be predicted to be '10 years old'. If the actual age of the subject is 12 years old, it can be seen that the development of the frontal lobe is delayed. Similarly, one or more regions corresponding to the part of the brain for which brain age or developmental status is to be determined is selected, the brain age of the selected region is predicted using EEG data of the selected region, and the predicted brain age for the selected one or more regions is selected. By combining information about brain age (eg, average), it is possible to determine the brain age or developmental state of the corresponding brain region.

추가적으로, 프로세서(130)는 트리 구조의 신경망 구조를 통해 예측 결과에 있어 어떤 피처들이 주요한 영향을 미쳤는지 파악하고, 단계적으로 피처를 최소화시킴으로써, 예측 정보의 정확도를 향상시키는 효과를 제공할 수 있다. 이에 따라, 고비용을 들이지 않고도 원인을 유발하는 뇌의 위치와 주파수에 대한 정보를 기반으로 발달 지연에 관련된 정보를 제공함으로써, 발달 장애 가능성에 따른 뇌 증상을 조기에 발견 내지 치료할 수 있다는 기대 효과가 있다.Additionally, the processor 130 may provide an effect of improving the accuracy of prediction information by identifying which features have a major influence on the prediction result through the tree-structured neural network structure, and minimizing the features in stages. Accordingly, by providing information related to developmental delay based on information on the location and frequency of the brain causing the cause without incurring high costs, there is an expected effect that brain symptoms due to the possibility of developmental disorders can be detected or treated early. .

도 5는 본 개시의 일 실시예와 관련된 뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 방법을 예시적으로 나타낸 순서도를 도시한다.5 is a flowchart exemplarily illustrating a method for generating a neural network model providing brain age prediction information based on EEG data related to an embodiment of the present disclosure.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 방법은, 복수의 사용자 각각에 대응하는 복수의 뇌파 데이터 및 복수의 신체 데이터를 획득하는 단계(S10)를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the method may include acquiring a plurality of EEG data and a plurality of body data corresponding to each of a plurality of users ( S10 ).

본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 방법은, 복수의 뇌파 데이터 및 복수의 신체 데이터에 기초하여 학습 데이터 세트를 구축하는 단계(S20)를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the method may include constructing a learning data set based on a plurality of brain wave data and a plurality of body data ( S20 ).

본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 방법은, 학습 데이터 세트를 통해 하나 이상의 네트워크 함수에 대한 학습을 수행하여 뇌 나이 예측 모델을 생성하는 단계(S30)를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the method may include generating a brain age prediction model by performing learning on one or more network functions through a training data set ( S30 ).

전술한 도 5에 도시된 단계들은 필요에 의해 순서가 변경될 수 있으며, 적어도 하나 이상의 단계가 생략 또는 추가될 수 있다. 즉, 전술한 단계는 본 개시의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 개시의 권리 범위는 이에 제한되지 않는다.The order of the steps illustrated in FIG. 5 described above may be changed if necessary, and at least one or more steps may be omitted or added. That is, the above-described steps are merely an embodiment of the present disclosure, and the scope of the present disclosure is not limited thereto.

도 6은 본 개시의 일 실시예와 관련된 하나 이상의 네트워크 함수를 나타낸 개략도이다.6 is a schematic diagram illustrating one or more network functions related to an embodiment of the present disclosure.

본 명세서에 걸쳐, 연산 모델, 신경망, 네트워크 함수, 뉴럴 네트워크(neural network)는 동일한 의미로 사용될 수 있다. 신경망은 일반적으로 “노드”라 지칭될 수 있는 상호 연결된 계산 단위들의 집합으로 구성될 수 있다. 이러한 “노드”들은 “뉴런(neuron)”들로 지칭될 수도 있다. 신경망은 적어도 하나 이상의 노드들을 포함하여 구성된다. 신경망들을 구성하는 노드(또는 뉴런)들은 하나 이상의“링크”에 의해 상호 연결될 수 있다.Throughout this specification, computational model, neural network, network function, and neural network may be used interchangeably. A neural network may be composed of a set of interconnected computational units, which may generally be referred to as “nodes”. These “nodes” may also be referred to as “neurons”. A neural network is configured to include at least one or more nodes. Nodes (or neurons) constituting neural networks may be interconnected by one or more “links”.

신경망 내에서, 링크를 통해 연결된 하나 이상의 노드들은 상대적으로 입력 노드 및 출력 노드의 관계를 형성할 수 있다. 입력 노드 및 출력 노드의 개념은 상대적인 것으로서, 하나의 노드에 대하여 출력 노드 관계에 있는 임의의 노드는 다른 노드와의 관계에서 입력 노드 관계에 있을 수 있으며, 그 역도 성립할 수 있다. 상술한 바와 같이, 입력 노드 대 출력 노드 관계는 링크를 중심으로 생성될 수 있다. 하나의 입력 노드에 하나 이상의 출력 노드가 링크를 통해 연결될 수 있으며, 그 역도 성립할 수 있다.In the neural network, one or more nodes connected through a link may relatively form a relationship between an input node and an output node. The concepts of an input node and an output node are relative, and any node in an output node relationship with respect to one node may be in an input node relationship in a relationship with another node, and vice versa. As described above, an input node-to-output node relationship may be created around a link. One or more output nodes may be connected to one input node through a link, and vice versa.

하나의 링크를 통해 연결된 입력 노드 및 출력 노드 관계에서, 출력 노드는 입력 노드에 입력된 데이터에 기초하여 그 값이 결정될 수 있다. 여기서 입력 노드와 출력 노드를 상호 연결하는 노드는 가중치(weight)를 가질 수 있다. 가중치는 가변적일 수 있으며, 신경망이 원하는 기능을 수행하기 위해, 사용자 또는 알고리즘에 의해 가변될 수 있다. 예를 들어, 하나의 출력 노드에 하나 이상의 입력 노드가 각각의 링크에 의해 상호 연결된 경우, 출력 노드는 상기 출력 노드와 연결된 입력 노드들에 입력된 값들 및 각각의 입력 노드들에 대응하는 링크에 설정된 가중치에 기초하여 출력 노드 값을 결정할 수 있다.In the relationship between the input node and the output node connected through one link, the value of the output node may be determined based on data input to the input node. Here, a node interconnecting the input node and the output node may have a weight. The weight may be variable, and may be changed by a user or an algorithm in order for the neural network to perform a desired function. For example, when one or more input nodes are interconnected to one output node by respective links, the output node sets values input to input nodes connected to the output node and links corresponding to the respective input nodes. An output node value may be determined based on the weight.

상술한 바와 같이, 신경망은 하나 이상의 노드들이 하나 이상의 링크를 통해 상호 연결되어 신경망 내에서 입력 노드 및 출력 노드 관계를 형성한다. 신경망 내에서 노드들과 링크들의 개수 및 노드들과 링크들 사이의 연관관계, 링크들 각각에 부여된 가중치의 값에 따라, 신경망의 특성이 결정될 수 있다. 예를 들어, 동일한 개수의 노드 및 링크들이 존재하고, 링크들 사이의 가중치 값이 상이한 두 신경망이 존재하는 경우, 두 개의 신경망들은 서로 상이한 것으로 인식될 수 있다.As described above, in a neural network, one or more nodes are interconnected through one or more links to form an input node and an output node relationship in the neural network. The characteristics of the neural network may be determined according to the number of nodes and links in the neural network, the correlation between the nodes and the links, and the value of a weight assigned to each of the links. For example, when the same number of nodes and links exist and there are two neural networks having different weight values between the links, the two neural networks may be recognized as different from each other.

신경망은 하나 이상의 노드들을 포함하여 구성될 수 있다. 신경망을 구성하는 노드들 중 일부는, 최초 입력 노드로부터의 거리들에 기초하여, 하나의 레이어(layer)를 구성할 수 있다, 예를 들어, 최초 입력 노드로부터 거리가 n인 노드들의 집합은, n 레이어를 구성할 수 있다. 최초 입력 노드로부터 거리는, 최초 입력 노드로부터 해당 노드까지 도달하기 위해 거쳐야 하는 링크들의 최소 개수에 의해 정의될 수 있다. 그러나, 이러한 레이어의 정의는 설명을 위한 임의적인 것으로서, 신경망 내에서 레이어의 차수는 상술한 것과 상이한 방법으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 노드들의 레이어는 최종 출력 노드로부터 거리에 의해 정의될 수도 있다.A neural network may include one or more nodes. Some of the nodes constituting the neural network may configure one layer based on distances from the initial input node. For example, a set of nodes having a distance of n from the initial input node is You can configure n layers. The distance from the initial input node may be defined by the minimum number of links that must be passed to reach the corresponding node from the initial input node. However, the definition of such a layer is arbitrary for description, and the order of the layer in the neural network may be defined in a different way from the above. For example, a layer of nodes may be defined by a distance from the final output node.

최초 입력 노드는 신경망 내의 노드들 중 다른 노드들과의 관계에서 링크를 거치지 않고 데이터가 직접 입력되는 하나 이상의 노드들을 의미할 수 있다. 또는, 신경망 네트워크 내에서, 링크를 기준으로 한 노드 간의 관계에 있어서, 링크로 연결된 다른 입력 노드들 가지지 않는 노드들을 의미할 수 있다. 이와 유사하게, 최종 출력 노드는 신경망 내의 노드들 중 다른 노드들과의 관계에서, 출력 노드를 가지지 않는 하나 이상의 노드들을 의미할 수 있다. 또한, 히든 노드는 최초 입력 노드 및 최후 출력 노드가 아닌 신경망을 구성하는 노드들을 의미할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수와 동일할 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 감소하다가 다시 증가하는 형태의 신경망일 수 있다. 또한, 본 개시의 다른 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수 보다 적을 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 감소하는 형태의 신경망일 수 있다. 또한, 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수보다 많을 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 증가하는 형태의 신경망일 수 있다. 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 신경망은 상술한 신경망들의 조합된 형태의 신경망일 수 있다.The initial input node may mean one or more nodes to which data is directly input without going through a link in a relationship with other nodes among nodes in the neural network. Alternatively, in a relationship between nodes based on a link in a neural network, it may mean nodes that do not have other input nodes connected by a link. Similarly, the final output node may refer to one or more nodes that do not have an output node in relation to other nodes among nodes in the neural network. In addition, the hidden node may mean nodes constituting the neural network other than the first input node and the last output node. The neural network according to an embodiment of the present disclosure may be a neural network in which the number of nodes in the input layer may be the same as the number of nodes in the output layer, and the number of nodes decreases and then increases again as progresses from the input layer to the hidden layer. can Also, in the neural network according to another embodiment of the present disclosure, the number of nodes in the input layer may be less than the number of nodes in the output layer, and the number of nodes may be reduced as the number of nodes progresses from the input layer to the hidden layer. have. In addition, the neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network in which the number of nodes in the input layer may be greater than the number of nodes in the output layer, and the number of nodes increases as the number of nodes progresses from the input layer to the hidden layer. can The neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network in a combined form of the aforementioned neural networks.

딥 뉴럴 네트워크(DNN: deep neural network, 심층신경망)는 입력 레이어와 출력 레이어 외에 복수의 히든 레이어를 포함하는 신경망을 의미할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크를 이용하면 데이터의 잠재적인 구조(latent structures)를 파악할 수 있다. 즉, 사진, 글, 비디오, 음성, 음악의 잠재적인 구조(예를 들어, 어떤 물체가 사진에 있는지, 글의 내용과 감정이 무엇인지, 음성의 내용과 감정이 무엇인지 등)를 파악할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크는 컨볼루션 뉴럴 네트워크(CNN: convolutional neural network), 리커런트 뉴럴 네트워크(RNN: recurrent neural network), 오토 인코더(auto encoder), GAN(Generative Adversarial Networks), 제한 볼츠만 머신(RBM: restricted boltzmann machine), 심층 신뢰 네트워크(DBN: deep belief network), Q 네트워크, U 네트워크, 샴 네트워크 등을 포함할 수 있다. 전술한 딥 뉴럴 네트워크의 기재는 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다.A deep neural network (DNN) may refer to a neural network including a plurality of hidden layers in addition to an input layer and an output layer. Deep neural networks can be used to identify the latent structures of data. In other words, it can identify the potential structure of photos, texts, videos, voices, and music (e.g., what objects are in the photos, what the text and emotions are, what the texts and emotions are, etc.) . Deep neural networks include convolutional neural networks (CNNs), recurrent neural networks (RNNs), auto encoders, generative adversarial networks (GANs), and restricted boltzmann machines (RBMs). machine), a deep trust network (DBN), a Q network, a U network, a Siamese network, and the like. The description of the deep neural network described above is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.

뉴럴 네트워크는 교사 학습(supervised learning), 비교사 학습(unsupervised learning), 및 반교사학습(semi supervised learning) 중 적어도 하나의 방식으로 학습될 수 있다. 뉴럴 네트워크의 학습은 출력의 오류를 최소화하기 위한 것이다. 뉴럴 네트워크의 학습에서 반복적으로 학습 데이터를 뉴럴 네트워크에 입력시키고 학습 데이터에 대한 뉴럴 네트워크의 출력과 타겟의 에러를 계산하고, 에러를 줄이기 위한 방향으로 뉴럴 네트워크의 에러를 뉴럴 네트워크의 출력 레이어에서부터 입력 레이어 방향으로 역전파(backpropagation)하여 뉴럴 네트워크의 각 노드의 가중치를 업데이트 하는 과정이다. 교사 학습의 경우 각각의 학습 데이터에 정답이 라벨링되어있는 학습 데이터를 사용하며(즉, 라벨링된 학습 데이터), 비교사 학습의 경우는 각각의 학습 데이터에 정답이 라벨링되어 있지 않을 수 있다. 즉, 예를 들어 데이터 분류에 관한 교사 학습의 경우의 학습 데이터는 학습 데이터 각각에 카테고리가 라벨링 된 데이터 일 수 있다. 라벨링된 학습 데이터가 뉴럴 네트워크에 입력되고, 뉴럴 네트워크의 출력(카테고리)과 학습 데이터의 라벨이 비교함으로써 오류(error)가 계산될 수 있다. 다른 예로, 데이터 분류에 관한 비교사 학습의 경우 입력인 학습 데이터가 뉴럴 네트워크 출력과 비교됨으로써 오류가 계산될 수 있다. 계산된 오류는 뉴럴 네트워크에서 역방향(즉, 출력 레이어에서 입력 레이어 방향)으로 역전파 되며, 역전파에 따라 뉴럴 네트워크의 각 레이어의 각 노드들의 연결 가중치가 업데이트 될 수 있다. 업데이트 되는 각 노드의 연결 가중치는 학습률(learning rate)에 따라 변화량이 결정될 수 있다. 입력 데이터에 대한 뉴럴 네트워크의 계산과 에러의 역전파는 학습 사이클(epoch)을 구성할 수 있다. 학습률은 뉴럴 네트워크의 학습 사이클의 반복 횟수에 따라 상이하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 뉴럴 네트워크의 학습 초기에는 높은 학습률을 사용하여 뉴럴 네트워크가 빠르게 일정 수준의 성능을 확보하도록 하여 효율성을 높이고, 학습 후기에는 낮은 학습률을 사용하여 정확도를 높일 수 있다.The neural network may be trained by at least one of supervised learning, unsupervised learning, and semi-supervised learning. The training of the neural network is to minimize the error in the output. In the training of a neural network, iteratively input the training data into the neural network, calculate the output of the neural network and the target error for the training data, and calculate the error of the neural network from the output layer of the neural network to the input layer in the direction to reduce the error. It is a process of updating the weight of each node in the neural network by backpropagation in the direction. In the case of teacher learning, learning data in which the correct answer is labeled in each learning data is used (ie, labeled learning data), and in the case of comparative learning, the correct answer may not be labeled in each learning data. That is, for example, learning data in the case of teacher learning related to data classification may be data in which categories are labeled in each of the learning data. The labeled training data is input to the neural network, and an error can be calculated by comparing the output (category) of the neural network with the label of the training data. As another example, in the case of comparison learning related to data classification, an error may be calculated by comparing the input training data with the neural network output. The calculated error is back propagated in the reverse direction (ie, from the output layer to the input layer) in the neural network, and the connection weight of each node of each layer of the neural network may be updated according to the back propagation. The change amount of the connection weight of each node to be updated may be determined according to a learning rate. The computation of the neural network on the input data and the backpropagation of errors can constitute a learning cycle (epoch). The learning rate may be applied differently according to the number of repetitions of the learning cycle of the neural network. For example, in the early stage of learning of a neural network, a high learning rate can be used to enable the neural network to quickly obtain a certain level of performance to increase efficiency, and in the late learning period, a low learning rate can be used to increase accuracy.

뉴럴 네트워크의 학습에서 일반적으로 학습 데이터는 실제 데이터(즉, 학습된 뉴럴 네트워크를 이용하여 처리하고자 하는 데이터)의 부분집합일 수 있으며, 따라서, 학습 데이터에 대한 오류는 감소하나 실제 데이터에 대해서는 오류가 증가하는 학습 사이클이 존재할 수 있다. 과적합(overfitting)은 이와 같이 학습 데이터에 과하게 학습하여 실제 데이터에 대한 오류가 증가하는 현상이다. 예를 들어, 노란색 고양이를 보여 고양이를 학습한 뉴럴 네트워크가 노란색 이외의 고양이를 보고는 고양이임을 인식하지 못하는 현상이 과적합의 일종일 수 있다. 과적합은 머신러닝 알고리즘의 오류를 증가시키는 원인으로 작용할 수 있다. 이러한 과적합을 막기 위하여 다양한 최적화 방법이 사용될 수 있다. 과적합을 막기 위해서는 학습 데이터를 증가시키거나, 레귤라이제이션(regularization), 학습의 과정에서 네트워크의 노드 일부를 생략하는 드롭아웃(dropout) 등의 방법이 적용될 수 있다.In the training of neural networks, in general, the training data may be a subset of real data (that is, data to be processed using the trained neural network), and thus, the error on the training data is reduced, but the error on the real data is reduced. There may be increasing learning cycles. Overfitting is a phenomenon in which errors on actual data increase by over-learning on training data as described above. For example, a phenomenon in which a neural network that has learned a cat by seeing a yellow cat does not recognize that it is a cat when it sees a cat other than yellow may be a type of overfitting. Overfitting can act as a cause of increasing errors in machine learning algorithms. In order to prevent such overfitting, various optimization methods can be used. In order to prevent overfitting, methods such as increasing training data, regularization, or dropout in which a part of nodes in the network are omitted in the process of learning, may be applied.

본 개시의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 개시가 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.Steps of a method or algorithm described in relation to an embodiment of the present disclosure may be implemented directly in hardware, as a software module executed by hardware, or by a combination thereof. A software module may include random access memory (RAM), read only memory (ROM), erasable programmable ROM (EPROM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM), flash memory, hard disk, removable disk, CD-ROM, or It may reside in any type of computer-readable recording medium well known in the art to which the present disclosure pertains.

본 개시의 구성 요소들은 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 애플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다. 본 개시의 구성 요소들은 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있으며, 이와 유사하게, 실시 예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다.Components of the present disclosure may be implemented as a program (or application) to be executed in combination with a computer, which is hardware, and stored in a medium. Components of the present disclosure may be implemented as software programming or software components, and similarly, embodiments may include various algorithms implemented as data structures, processes, routines, or combinations of other programming constructs, including C, C++ , may be implemented in a programming or scripting language such as Java, assembler, or the like. Functional aspects may be implemented in an algorithm running on one or more processors.

본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 여기에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 프로세서들, 수단들, 회로들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, (편의를 위해, 여기에서 "소프트웨어"로 지칭되는) 다양한 형태들의 프로그램 또는 설계 코드 또는 이들 모두의 결합에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 호환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 이들의 기능과 관련하여 위에서 일반적으로 설명되었다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 특정한 애플리케이션 및 전체 시스템에 대하여 부과되는 설계 제약들에 따라 좌우된다. 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 각각의 특정한 애플리케이션에 대하여 다양한 방식들로 설명된 기능을 구현할 수 있으나, 이러한 구현 결정들은 본 개시의 범위를 벗어나는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다.Those of ordinary skill in the art of the present disclosure will recognize that the various illustrative logical blocks, modules, processors, means, circuits, and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein include electronic hardware, (convenience For this purpose, it will be understood that it may be implemented by various forms of program or design code (referred to herein as "software") or a combination of both. To clearly illustrate this interchangeability of hardware and software, various illustrative components, blocks, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented as hardware or software depends upon the particular application and design constraints imposed on the overall system. A person skilled in the art of the present disclosure may implement the described functionality in various ways for each specific application, but such implementation decisions should not be interpreted as a departure from the scope of the present disclosure.

여기서 제시된 다양한 실시예들은 방법, 장치, 또는 표준 프로그래밍 및/또는 엔지니어링 기술을 사용한 제조 물품(article)으로 구현될 수 있다. 용어 "제조 물품"은 임의의 컴퓨터-판독가능 장치로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램, 캐리어, 또는 매체(media)를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터-판독가능 매체는 자기 저장 장치(예를 들면, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립, 등), 광학 디스크(예를 들면, CD, DVD, 등), 스마트 카드, 및 플래쉬 메모리 장치(예를 들면, EEPROM, 카드, 스틱, 키 드라이브, 등)를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 여기서 제시되는 다양한 저장 매체는 정보를 저장하기 위한 하나 이상의 장치 및/또는 다른 기계-판독가능한 매체를 포함한다. 용어 "기계-판독가능 매체"는 명령(들) 및/또는 데이터를 저장, 보유, 및/또는 전달할 수 있는 무선 채널 및 다양한 다른 매체를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. The various embodiments presented herein may be implemented as methods, apparatus, or articles of manufacture using standard programming and/or engineering techniques. The term “article of manufacture” includes a computer program, carrier, or media accessible from any computer-readable device. For example, computer-readable media include magnetic storage devices (eg, hard disks, floppy disks, magnetic strips, etc.), optical disks (eg, CDs, DVDs, etc.), smart cards, and flash memory. devices (eg, EEPROMs, cards, sticks, key drives, etc.). Also, various storage media presented herein include one or more devices and/or other machine-readable media for storing information. The term “machine-readable medium” includes, but is not limited to, wireless channels and various other media that can store, hold, and/or convey instruction(s) and/or data.

제시된 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조는 예시적인 접근들의 일례임을 이해하도록 한다. 설계 우선순위들에 기반하여, 본 개시의 범위 내에서 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조가 재배열될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 첨부된 방법 청구항들은 샘플 순서로 다양한 단계들의 엘리먼트들을 제공하지만 제시된 특정한 순서 또는 계층 구조에 한정되는 것을 의미하지는 않는다.It is to be understood that the specific order or hierarchy of steps in the presented processes is an example of exemplary approaches. Based on design priorities, it is to be understood that the specific order or hierarchy of steps in the processes may be rearranged within the scope of the present disclosure. The appended method claims present elements of the various steps in a sample order, but are not meant to be limited to the specific order or hierarchy presented.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present disclosure. Various modifications to these embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the present disclosure. Thus, the present disclosure is not intended to be limited to the embodiments presented herein, but is to be construed in the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

Claims (12)

컴퓨팅 장치의 하나 이상의 프로세서에서 수행되는 방법에 있어서,
상기 프로세서가 복수의 사용자 각각에 대응하는 복수의 뇌파 데이터 및 복수의 신체 데이터를 획득하는 단계;
상기 프로세서가 상기 복수의 뇌파 데이터 및 상기 복수의 신체 데이터에 기초하여 학습 데이터 세트를 구축하는 단계; 및
상기 프로세서가 상기 학습 데이터 세트를 통해 하나 이상의 네트워크 함수에 대한 학습을 수행하여 뇌 나이 예측 모델을 생성하는 단계;
를 포함하고,
상기 뇌 나이 예측 모델은,
사용자의 뇌파 데이터 및 신체 데이터를 입력으로 하여 뇌 나이 예측 정보를 출력하는 것을 특징으로 하며,
상기 복수의 신체 데이터는,
각 사용자의 뇌 나이 예측에 기반이 되는 정보로, 상기 복수의 사용자 각각에 대응하는 나이 및 성별에 대한 정보를 포함하며,
상기 학습 데이터 세트를 구축하는 단계는,
상기 프로세서가 상기 복수의 뇌파 데이터에 기초하여 학습 입력 데이터 세트를 구축하고 상기 복수의 신체 데이터에 기초하여 학습 출력 데이터 세트를 구축함으로써, 상기 학습 입력 데이터 세트 및 상기 학습 출력 데이터 세트를 포함하는 상기 학습 데이터 세트를 구축하는 단계;
를 포함하고,
상기 복수의 뇌파 데이터 각각은,
복수의 채널 각각을 통해 획득되는 것을 특징으로 하며,
상기 학습 입력 데이터 세트를 구축하는 단계는,
상기 프로세서가 상기 복수의 사용자 각각의 나이 및 성별 각각에 기초하여 상기 복수의 사용자 각각에 대응하는 뇌파 데이터를 구분하여 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트를 구축하는 단계; 및
상기 프로세서가 각 뇌파 데이터에 대응하는 상기 복수의 채널 각각의 위치에 기초하여 상기 하나 이상의 입력 데이터 세트 각각을 분할하여 하나 이상의 학습 입력 서브 데이터 세트를 구축하는 단계;
를 포함하며,
상기 뇌 나이 예측 모델을 생성하는 단계는,
상기 프로세서가 상기 하나 이상의 학습 입력 서브 데이터 세트 각각을 상기 하나 이상의 네트워크 함수의 입력으로 처리하고, 상기 각 학습 입력 서브 데이터 세트에 대응하는 출력 각각을 상기 각 학습 입력 서브 데이터 세트와 연관된 학습 출력 서브 데이터 세트 각각과 비교하여 오차를 도출하고, 도출된 오차에 기초하여 상기 하나 이상의 네트워크 함수 각각의 연결 가중치를 조정하는 교사 학습(supervised learning)을 수행하여 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델을 생성하는 단계;
를 포함하며,
상기 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델 각각은, 상기 사용자의 뇌에 관련한 복수의 영역 각각에 연관되고, 그리고
상기 뇌 나이 예측 모델은,
상기 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델 각각의 출력에 관련한 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 정보를 통합하여 상기 뇌 나이 예측 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는,
컴퓨팅 장치의 하나 이상의 프로세서에서 수행되는 뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 방법.
A method performed on one or more processors of a computing device, comprising:
obtaining, by the processor, a plurality of brain wave data and a plurality of body data corresponding to each of a plurality of users;
constructing, by the processor, a learning data set based on the plurality of brain wave data and the plurality of body data; and
generating, by the processor, learning on one or more network functions through the training data set to generate a brain age prediction model;
including,
The brain age prediction model is,
It is characterized in that it outputs brain age prediction information by inputting the user's brain wave data and body data,
The plurality of body data is
Information that is based on prediction of brain age of each user, and includes information on age and gender corresponding to each of the plurality of users,
Building the training data set comprises:
The learning comprising the learning input data set and the learning output data set, wherein the processor builds a learning input data set based on the plurality of brain wave data and a learning output data set based on the plurality of body data building a data set;
including,
Each of the plurality of EEG data,
It is characterized in that it is obtained through each of a plurality of channels,
Building the learning input data set comprises:
constructing, by the processor, one or more learning input data sets by classifying EEG data corresponding to each of the plurality of users based on the respective age and gender of each of the plurality of users; and
constructing, by the processor, one or more learning input sub-data sets by dividing each of the one or more input data sets based on the positions of each of the plurality of channels corresponding to each EEG data;
includes,
The step of generating the brain age prediction model comprises:
The processor processes each of the one or more training input sub-data sets as inputs to the one or more network functions, and outputs each of the outputs corresponding to each of the training input sub-data sets associated with the respective training input sub-data sets. generating one or more brain age prediction sub-models by comparing them with each set, deriving an error, and performing supervised learning of adjusting a connection weight of each of the one or more network functions based on the derived error;
includes,
Each of the one or more brain age prediction sub-models is associated with each of a plurality of regions related to the user's brain, and
The brain age prediction model is,
characterized in that the brain age prediction information is output by integrating one or more brain age prediction sub-information related to the output of each of the one or more brain age prediction sub-models,
A method for generating a neural network model that provides brain age prediction information based on brain wave data performed by one or more processors of a computing device.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 학습 입력 서브 데이터 세트 각각은,
각 사용자의 하나 이상의 뇌 영역 각각에 관련한 학습 데이터이며, 적어도 일부 중첩 채널을 갖는 것을 특징으로 하는,
컴퓨팅 장치의 하나 이상의 프로세서에서 수행되는 뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 방법.
The method of claim 1,
Each of the one or more learning input sub-data sets,
Learning data relating to each of one or more brain regions of each user, characterized in that it has at least some overlapping channels,
A method for generating a neural network model that provides brain age prediction information based on brain wave data performed by one or more processors of a computing device.
제 1 항에 있어서,
상기 뇌 나이 예측 정보는,
상기 사용자의 뇌 나이에 관련한 수치 예측 정보 및 뇌 나이 산정 요인 정보 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 뇌 나이 산정 요인 정보는,
상기 뇌 나이 정보 산정에 기반이 된 뇌 영역 및 주파수에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는,
컴퓨팅 장치의 하나 이상의 프로세서에서 수행되는 뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 방법.
The method of claim 1,
The brain age prediction information,
It includes at least one of numerical prediction information and brain age calculation factor information related to the user's brain age,
The brain age calculation factor information is,
It characterized in that it includes information about the brain region and frequency based on the calculation of the brain age information,
A method for generating a neural network model that provides brain age prediction information based on brain wave data performed by one or more processors of a computing device.
제 1 항에 있어서,
상기 프로세서가 상기 학습 데이터 세트에 대한 전처리를 수행하는 단계;
를 더 포함하고,
상기 전처리를 수행하는 단계는,
상기 프로세서가 사전 결정된 범위의 주파수에 대응하는 뇌파 데이터에 관련한 피처를 제거하는 단계;
를 포함하는,
컴퓨팅 장치의 하나 이상의 프로세서에서 수행되는 뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 방법.
The method of claim 1,
performing, by the processor, pre-processing on the training data set;
further comprising,
Performing the pre-processing step,
removing, by the processor, a feature related to brain wave data corresponding to a frequency in a predetermined range;
containing,
A method for generating a neural network model that provides brain age prediction information based on brain wave data performed by one or more processors of a computing device.
제 6 항에 있어서,
상기 전처리를 수행하는 단계는,
상기 프로세서가 상기 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트 각각에 대응하는 복수의 피처 각각에 대하여 사전 결정된 변환을 수행하는 단계;
상기 프로세서가 상기 변환된 복수의 피처들에 기반하여 이상치를 탐색하는 단계; 및
상기 프로세서가 상기 이상치로 탐색된 피처값들을 상기 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트 각각에 대응하는 피처들 중 최대값에 대응하는 최대값 피처로 대체하는 단계;
를 포함하는,
컴퓨팅 장치의 하나 이상의 프로세서에서 수행되는 뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 방법.
7. The method of claim 6,
Performing the pre-processing step,
performing, by the processor, a predetermined transformation on each of a plurality of features corresponding to each of the one or more sets of training input data;
detecting, by the processor, an outlier based on the transformed plurality of features; and
replacing, by the processor, the feature values found as outliers with a maximum feature corresponding to a maximum value among features corresponding to each of the one or more training input data sets;
containing,
A method for generating a neural network model that provides brain age prediction information based on brain wave data performed by one or more processors of a computing device.
제 7 항에 있어서,
상기 변환된 복수의 피처들에 기반하여 이상치를 탐색하는 단계는,
상기 프로세서가 상기 변환된 복수의 피처들 중 제 1 기준값 보다 작거나 또는 제 2 기준값 보다 큰 값을 가지는 피처들을 이상치로 결정하는 단계;
를 포함하고,
상기 제 1 기준값은,
상기 변환된 복수의 피처들에 대응하는 제 1 사분위수와 사분범위의 3배에 해당하는 값의 차이에 기반하여 결정되며,
상기 제 2 기준값은,
상기 변환된 복수의 피처들에 대응하는 제 3 사분위수와 사분범위의 3배에 해당하는 값의 합에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
컴퓨팅 장치의 하나 이상의 프로세서에서 수행되는 뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 방법.
8. The method of claim 7,
The step of searching for outliers based on the transformed plurality of features includes:
determining, by the processor, features having a value less than a first reference value or greater than a second reference value among the plurality of transformed features as outliers;
including,
The first reference value is
is determined based on a difference between a first quartile corresponding to the plurality of transformed features and a value corresponding to three times the interquartile range,
The second reference value is
characterized in that it is determined based on the sum of a third quartile corresponding to the plurality of transformed features and a value corresponding to three times the interquartile range,
A method for generating a neural network model that provides brain age prediction information based on brain wave data performed by one or more processors of a computing device.
제 1 항에 있어서,
상기 뇌 나이 예측 모델은,
랜덤 포레스트(Random forest) 기반 신경망 모델로, 상기 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델을 포함하는,
컴퓨팅 장치의 하나 이상의 프로세서에서 수행되는 뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 방법.
The method of claim 1,
The brain age prediction model is,
A random forest-based neural network model, comprising the one or more brain age prediction sub-models,
A method for generating a neural network model that provides brain age prediction information based on brain wave data performed by one or more processors of a computing device.
제 9 항에 있어서,
상기 프로세서가 검증 데이터 세트와 테스트 데이터 세트 간의 교차 검증을 통해 상기 학습 데이터 세트 중 적어도 일부를 제거하는 단계; 및
상기 프로세서가 상기 뇌 나이 예측 서브 모델 각각에 대응하는 복수의 피처 중 피처 중요도 값을 기준으로 적어도 하나의 피처를 제거하여 중요 피처를 선별하는 단계;
를 더 포함하는,
컴퓨팅 장치의 하나 이상의 프로세서에서 수행되는 뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 방법.
10. The method of claim 9,
removing, by the processor, at least a portion of the training data set through cross-validation between a validation data set and a test data set; and
selecting, by the processor, an important feature by removing at least one feature from among a plurality of features corresponding to each of the brain age prediction sub-models based on a feature importance value;
further comprising,
A method for generating a neural network model that provides brain age prediction information based on brain wave data performed by one or more processors of a computing device.
컴퓨팅 장치에 있어서,
하나 이상의 코어를 포함하는 프로세서;
상기 프로세서에서 실행가능한 프로그램 코드들을 저장하는 메모리; 및
사용자 단말과 데이터를 송수신하는 네트워크부;
를 포함하고,
상기 프로세서는,
복수의 사용자 각각에 대응하는 복수의 뇌파 데이터 및 복수의 신체 데이터를 획득하고,
상기 복수의 뇌파 데이터 및 상기 복수의 신체 데이터에 기초하여 학습 데이터 세트를 구축하고,
상기 학습 데이터 세트를 통해 하나 이상의 네트워크 함수에 대한 학습을 수행하여 뇌 나이 예측 모델을 생성하며,
상기 뇌 나이 예측 모델은,
사용자의 뇌파 데이터를 입력으로 하여 뇌 나이 예측 정보를 출력하는 것을 특징으로 하며,
상기 복수의 신체 데이터는,
각 사용자의 뇌 나이 예측에 기반이 되는 정보로, 상기 복수의 사용자 각각에 대응하는 나이 및 성별에 대한 정보를 포함하며,
상기 학습 데이터 세트를 구축하는 것은,
상기 프로세서가 상기 복수의 뇌파 데이터에 기초하여 학습 입력 데이터 세트를 구축하고 상기 복수의 신체 데이터에 기초하여 학습 출력 데이터 세트를 구축함으로써, 상기 학습 입력 데이터 세트 및 상기 학습 출력 데이터 세트를 포함하는 상기 학습 데이터 세트를 구축하는 것을 포함하고,
상기 복수의 뇌파 데이터 각각은,
복수의 채널 각각을 통해 획득되는 것을 특징으로 하며,
상기 학습 입력 데이터 세트를 구축하는 것은,
상기 프로세서가 상기 복수의 사용자 각각의 나이 및 성별 각각에 기초하여 상기 복수의 사용자 각각에 대응하는 뇌파 데이터를 구분하여 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트를 구축하고, 그리고 각 뇌파 데이터에 대응하는 상기 복수의 채널 각각의 위치에 기초하여 상기 하나 이상의 입력 데이터 세트 각각을 분할하여 하나 이상의 학습 입력 서브 데이터 세트를 구축하는 것을 특징으로 하며,
상기 뇌 나이 예측 모델을 생성하는 것은,
상기 프로세서가 상기 하나 이상의 학습 입력 서브 데이터 세트 각각을 상기 하나 이상의 네트워크 함수의 입력으로 처리하고, 상기 각 학습 입력 서브 데이터 세트에 대응하는 출력 각각을 상기 각 학습 입력 서브 데이터 세트와 연관된 학습 출력 서브 데이터 세트 각각과 비교하여 오차를 도출하고, 도출된 오차에 기초하여 상기 하나 이상의 네트워크 함수 각각의 연결 가중치를 조정하는 교사 학습을 수행하여 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델을 생성하는 것을 포함하며,
상기 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델 각각은, 상기 사용자의 뇌에 관련한 복수의 영역 각각에 연관되고, 그리고
상기 뇌 나이 예측 모델은,
상기 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델 각각의 출력에 관련한 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 정보를 통합하여 상기 뇌 나이 예측 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는,
뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 컴퓨팅 장치.
A computing device comprising:
a processor including one or more cores;
a memory storing program codes executable by the processor; and
a network unit for transmitting and receiving data to and from the user terminal;
including,
The processor is
Acquire a plurality of brain wave data and a plurality of body data corresponding to each of a plurality of users,
build a learning data set based on the plurality of brain wave data and the plurality of body data;
To generate a brain age prediction model by performing learning on one or more network functions through the training data set,
The brain age prediction model is,
It is characterized by outputting brain age prediction information by inputting the user's brain wave data,
The plurality of body data is
Information that is based on prediction of brain age of each user, and includes information on age and gender corresponding to each of the plurality of users,
Building the training data set comprises:
The learning comprising the learning input data set and the learning output data set, wherein the processor builds a learning input data set based on the plurality of brain wave data and a learning output data set based on the plurality of body data comprising building a data set;
Each of the plurality of EEG data,
It is characterized in that it is obtained through each of a plurality of channels,
Building the training input data set comprises:
The processor classifies the EEG data corresponding to each of the plurality of users based on each age and gender of each of the plurality of users to construct one or more learning input data sets, and the plurality of channels corresponding to each EEG data Splitting each of the one or more input data sets based on their respective positions to construct one or more learning input sub-data sets,
Generating the brain age prediction model is,
The processor processes each of the one or more training input sub-data sets as inputs to the one or more network functions, and outputs each of the outputs corresponding to each of the training input sub-data sets associated with the respective training input sub-data sets. generating one or more brain age prediction sub-models by comparing with each set, deriving an error, and performing teacher learning to adjust the connection weight of each of the one or more network functions based on the derived error,
Each of the one or more brain age prediction sub-models is associated with each of a plurality of regions related to the user's brain, and
The brain age prediction model is,
characterized in that the brain age prediction information is output by integrating one or more brain age prediction sub-information related to the output of each of the one or more brain age prediction sub-models,
A computing device for generating a neural network model that provides brain age prediction information based on EEG data.
컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로, 상기 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 경우, 상기 하나 이상의 프로세서들로 하여금 뇌파 데이터에 기반하여 뇌 나이 예측 정보를 제공하는 신경망 모델을 생성하기 위한 이하의 동작들을 수행하도록 하며, 상기 동작들은:
복수의 사용자 각각에 대응하는 복수의 뇌파 데이터 및 복수의 신체 데이터를 획득하는 동작;
상기 복수의 뇌파 데이터 및 상기 복수의 신체 데이터에 기초하여 학습 데이터 세트를 구축하는 동작; 및
상기 학습 데이터 세트를 통해 하나 이상의 네트워크 함수에 대한 학습을 수행하여 뇌 나이 예측 모델을 생성하는 동작;
을 포함하고,
상기 뇌 나이 예측 모델은,
사용자의 뇌파 데이터를 입력으로 하여 뇌 나이 예측 정보를 출력하는 것을 특징으로 하며,
상기 복수의 신체 데이터는,
각 사용자의 뇌 나이 예측에 기반이 되는 정보로, 상기 복수의 사용자 각각에 대응하는 나이 및 성별에 대한 정보를 포함하며,
상기 학습 데이터 세트를 구축하는 동작은,
상기 복수의 뇌파 데이터에 기초하여 학습 입력 데이터 세트를 구축하고 상기 복수의 신체 데이터에 기초하여 학습 출력 데이터 세트를 구축함으로써, 상기 학습 입력 데이터 세트 및 상기 학습 출력 데이터 세트를 포함하는 상기 학습 데이터 세트를 구축하는 동작;
을 포함하고,
상기 복수의 뇌파 데이터 각각은,
복수의 채널 각각을 통해 획득되는 것을 특징으로 하며,
상기 학습 입력 데이터 세트를 구축하는 동작은,
상기 복수의 사용자 각각의 나이 및 성별 각각에 기초하여 상기 복수의 사용자 각각에 대응하는 뇌파 데이터를 구분하여 하나 이상의 학습 입력 데이터 세트를 구축하는 동작; 및
각 뇌파 데이터에 대응하는 상기 복수의 채널 각각의 위치에 기초하여 상기 하나 이상의 입력 데이터 세트 각각을 분할하여 하나 이상의 학습 입력 서브 데이터 세트를 구축하는 동작;
을 포함하며,
상기 뇌 나이 예측 모델을 생성하는 동작은,
상기 프로세서가 상기 하나 이상의 학습 입력 서브 데이터 세트 각각을 상기 하나 이상의 네트워크 함수의 입력으로 처리하고, 상기 각 학습 입력 서브 데이터 세트에 대응하는 출력 각각을 상기 각 학습 입력 서브 데이터 세트와 연관된 학습 출력 서브 데이터 세트 각각과 비교하여 오차를 도출하고, 도출된 오차에 기초하여 상기 하나 이상의 네트워크 함수 각각의 연결 가중치를 조정하는 교사 학습을 수행하여 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델을 생성하는 동작;
을 포함하며,
상기 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델 각각은, 상기 사용자의 뇌에 관련한 복수의 영역 각각에 연관되고, 그리고
상기 뇌 나이 예측 모델은,
상기 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 모델 각각의 출력에 관련한 하나 이상의 뇌 나이 예측 서브 정보를 통합하여 상기 뇌 나이 예측 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는,
컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
A computer program stored in a computer-readable storage medium, wherein the computer program, when executed on one or more processors, causes the one or more processors to generate a neural network model that provides brain age prediction information based on EEG data. to perform operations, the operations comprising:
acquiring a plurality of brain wave data and a plurality of body data corresponding to each of a plurality of users;
constructing a learning data set based on the plurality of brain wave data and the plurality of body data; and
generating a brain age prediction model by learning one or more network functions through the training data set;
including,
The brain age prediction model is,
It is characterized by outputting brain age prediction information by inputting the user's brain wave data,
The plurality of body data is
Information that is based on prediction of brain age of each user, and includes information on age and gender corresponding to each of the plurality of users,
The operation of building the training data set is,
The learning data set including the learning input data set and the learning output data set by building a learning input data set based on the plurality of brain wave data and building a learning output data set based on the plurality of body data building action;
including,
Each of the plurality of EEG data,
It is characterized in that it is obtained through each of a plurality of channels,
The operation of building the learning input data set is,
building one or more learning input data sets by classifying EEG data corresponding to each of the plurality of users based on the respective age and gender of each of the plurality of users; and
constructing one or more learning input sub-data sets by dividing each of the one or more input data sets based on the positions of each of the plurality of channels corresponding to each EEG data;
includes,
The operation of generating the brain age prediction model is,
The processor processes each of the one or more training input sub-data sets as inputs to the one or more network functions, and outputs each of the outputs corresponding to each of the training input sub-data sets associated with the respective training input sub-data sets. generating one or more brain age prediction sub-models by comparing each set to derive an error, and performing teacher learning to adjust the connection weight of each of the one or more network functions based on the derived error;
includes,
Each of the one or more brain age prediction sub-models is associated with each of a plurality of regions related to the user's brain, and
The brain age prediction model is,
characterized in that the brain age prediction information is output by integrating one or more brain age prediction sub-information related to the output of each of the one or more brain age prediction sub-models,
A computer program stored on a computer-readable storage medium.
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