KR20190021896A - System And Method For Detecting And Predicting Brain Disease - Google Patents

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KR20190021896A KR1020170107301A KR20170107301A KR20190021896A KR 20190021896 A KR20190021896 A KR 20190021896A KR 1020170107301 A KR1020170107301 A KR 1020170107301A KR 20170107301 A KR20170107301 A KR 20170107301A KR 20190021896 A KR20190021896 A KR 20190021896A
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Abstract

In the present invention, disclosed are a system and a method for detecting and predicting a brain disease such as dementia or the like. In an embodiment, disclosed is a method for detecting and predicting a brain disease, in a method for detecting and predicting a brain disease such as cognitive disorders and dementia based on cognitive ability of a user, which comprises the steps of: obtaining response of a user to questions related to memory, attention, computation, linguistic, and perceptive abilities through an input unit; extracting, a control unit, data related to memory, attention, computation, linguistic, and perceptive abilities from the response of the user; extracting, by the control unit, feature data related to a cognitive ability of the user from the extracted data; learning, by the control unit, a brain disease detection and prediction model using the feature data; and inferring, by the control unit, a cognitive state of the user from the learned brain disease detection and prediction model.

Description

뇌 질환 검출 및 예측 시스템 및 방법{System And Method For Detecting And Predicting Brain Disease}Technical Field [0001] The present invention relates to a system and method for detecting and predicting brain diseases,

본 발명은 치매 등과 같은 사용자의 뇌 질환을 검출하고 예측하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for detecting and predicting a user's brain disease such as dementia.

고령화 사회가 지속됨에 따라 치매 및 인지 저하와 같은 뇌 질환을 앓는 환자의 수도 늘어나고 있다. 특히, 치매의 경우, 치매가 진행된 후에는 치료 반응의 한계를 가진다는 점에서, 치매 고위험군(잠재적 치매환자)를 정확하게 검출하고 예측하는 것은 치매로의 진행을 예방하거나 지속적인 관리를 수월하게 해 줄 수 있다. 치매를 예측하기 위한 기존 인지지능검사는 치매 및 기타 인지장애 증상을 호소하는 질환을 진단하기 위해 검사 비용이 높은 PET, fMRI와 같은 영상 검사 전 선별검사 도구로 사용되어왔다. 특히 척도 형태의 MMSE-K 등의 간이 정신상태검사 도구는 현재 치매 위험군 선별검사에 활발하게 사용되고 있다.As the aging society continues, the number of patients suffering from brain diseases such as dementia and cognitive decline is increasing. In particular, in the case of dementia, accurate detection and prediction of a high-risk group of dementia (potential dementia patients) can prevent the progression to dementia or facilitate continuous management, since the treatment response is limited after the progress of dementia have. Conventional cognitive intelligence tests for predicting dementia have been used as screening tools such as PET and fMRI, which have high testing costs to diagnose dementia and other cognitive disorders. Especially, the simple mental state examination tool such as MMSE-K, which is a scale form, is actively used in the current screening test for dementia.

하지만, 치매는 주관적, 객관적 인지 저하와 더불어 일상생활 수행 능력의 유의한 손상이 동반될 때 진단되나, 현재 인지 선별 검사에서 치매 고위험군의 미세한 인지 변화 시그널을 포착하기에 한계가 있다. 또한, 기존의 인지 상태 검사 도구는 척도 형태로 존재하며, 수기로 작성하는 도구로 검사 과정, 검사 결과에 대한 데이터 관리가 용이하지 않으며 검사자에 따라 진단 결과가 달라질 수 있는 문제점이 있다. 또한, 이러한 방식의 인지 상태 검사는 오프라인상에서 주로 이루어지고 있기 때문에 지속적인 사용자의 인지상태변화를 고려하기 어렵다.However, dementia is diagnosed when subjective and objective cognitive decline is accompanied by significant impairment of daily living performance. However, current cognitive screening has limitations in capturing minute cognitive change signals of high - risk dementia. In addition, the existing cognitive status check tool exists in the form of a scale, and it is a handwritten tool, which makes it difficult to manage the data of the test procedure and the test result, and the diagnosis result may vary depending on the examiner. In addition, since the cognitive status check of this method is mainly performed in the offline mode, it is difficult to consider the continuous change of the cognitive status of the user.

본 발명은 치매 등과 같은 사용자의 뇌 질환을 검출하고 예측하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다.The present invention provides a system and method for detecting and predicting a user ' s brain disease such as dementia.

본 발명에 따른 뇌 질환 검출 및 예측 방법은 사용자의 인지력을 기반으로 인지장애 및 치매를 포함하는 뇌 질환을 검출 및 예측하는 방법에 있어서, 입력부를 통해 기억력, 주의력, 계산력, 언어력 및 지각력과 관련된 문항에 대해 사용자의 응답을 획득하는 단계; 상기 사용자의 응답으로부터 제어부가 기억력, 주의력, 계산력, 언어력, 지각력과 관련된 데이터를 추출하는 단계; 상기 제어부가 상기 추출된 데이터에서 사용자의 인지력과 관련된 특징 데이터 추출하는 단계; 상기 제어부가 상기 특징 데이터를 사용하는 뇌 질환 검출 및 예측 모델을 학습하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 학습된 뇌 질환 검출 및 예측 모델로부터 사용자의 인지 상태를 추론하는 단계를 포함할 수 있다.A method for detecting and predicting brain diseases according to the present invention is a method for detecting and predicting brain diseases including cognitive dysfunction and dementia based on cognitive ability of a user. The method includes the steps of: inputting questions related to memory, attention, Obtaining a user's response to the user; Extracting data related to memory, attention, computation power, linguistic ability, and perception ability from the user's response; Extracting feature data related to a cognitive power of the user from the extracted data; Learning the brain disease detection and prediction model using the feature data; And inferring the perception state of the user from the learned brain disease detection and prediction model by the controller.

여기서, 상기 뇌 질환 검출 및 예측 모델은 해당 사용자의 과거와 현재의 플레이 특징 데이터와 인지상태를 입력으로 사용하는 인트라 모델과 사용자와 유사한 인구학적 데이터를 갖는 사용자 군집의 플레이 데이터를 사용하는 인터 모델을 포함할 수 있다.Here, the brain disease detection and prediction model includes an intra-model using past and current play feature data and a perceived state of a user, and an inter-model using play data of a user community having demographic data similar to a user .

그리고 상기 인트라 모델 및 인터 모델은 사용자의 인지 상태 클래스에 관한 확률로, 각각 사용자가 인지상태 정상, 인지장애, 치매에 속할 확률을 포함하도록 구성될 수 있다.And the intra-model and inter-model may be configured to include a probability that the user belongs to the cognitive state normal, the cognitive disorder, and the dementia, respectively, with probability related to the cognitive state class of the user.

또한, 상기 뇌 질환 검출 및 예측 모델을 학습하는 단계는 상기 인트라 모델 및 인터 모델의 부분 교사 학습을 통해 동시 학습을 진행할 수 있다.In addition, the step of learning the brain disease detection and prediction model may perform the simultaneous learning through the partial teacher learning of the intra model and the inter model.

또한, 상기 인트라 모델은 사용자의 이전 특징 벡터 집합과 현재 특징 벡터 집합 을 입력으로 하는 선형-연쇄 조건부 무작위장을 사용하여 구성될 수 있다.In addition, the intra-model may be configured using a linear-chain conditional random field in which a set of previous feature vectors of the user and a set of current feature vectors are input.

또한, 상기 인터 모델은 입력 생성부분과 인공 신경망으로 구성될 수 있다.Also, the inter-model may be composed of an input generating part and an artificial neural network.

또한, 상기 인트라 모델과 인터 모델을 통해 생성된 확률 점수 벡터를 외적하여 인지 상태를 판단할 수 있다.In addition, the probability score vector generated through the intra-model and the inter-model can be externally determined to determine the perceived state.

또한, 상기 뇌 질환 검출 및 예측 모델을 학습하는 단계는 사용자가 입력한 결과에 대해, 인지 상태를 모르는 사용자가 없게 되는 조건, 또는 학습을 위한 반복 횟수가 미리 설정된 임계값과 같아지게 되는 조건 중, 하나라도 먼저 달성될 때까지 반복될 수 있다.Further, the learning of the brain disease detection and prediction model may include, among the conditions that the user does not know the recognition state, or the condition that the number of iterations for learning becomes equal to a predetermined threshold, One can be repeated until it is first achieved.

더불어, 본 발명에 따른 뇌 질환 검출 및 예측 시스템은 사용자의 인지력을 기반으로 인지장애 및 치매를 포함하는 뇌 질환을 검출 및 예측하는 시스템에 있어서, 기억력, 주의력, 계산력, 언어력 및 지각력과 관련된 문항을 사용자에게 제시하는 디스플레이; 기억력, 주의력, 계산력, 언어력 및 지각력과 관련된 문항에 대해 사용자의 응답을 입력하는 입력부; 상기 사용자의 응답으로부터 기억력, 주의력, 계산력, 언어력, 지각력과 관련된 데이터를 추출하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 추출된 데이터에서 사용자의 인지력과 관련된 특징 데이터 추출하고, 상기 특징 데이터를 사용하는 뇌 질환 검출 및 예측 모델을 학습하며, 상기 학습된 뇌 질환 검출 및 예측 모델로부터 사용자의 인지 상태를 추론할 수 있다.In addition, the brain disease detection and prediction system according to the present invention is a system for detecting and predicting brain diseases including cognitive dysfunction and dementia based on the cognitive power of a user. The system detects and predicts brain diseases such as memory, attention, A display presented to the user; An input unit for inputting a user's response to questions related to memory, attention, calculation, linguistic ability, and perception; And a control unit for extracting data related to memory, attention, computation power, linguistic ability, and perception ability from the user's response. The control unit extracts feature data related to the perceived power of the user from the extracted data, A disease detection and prediction model is learned, and the user's perception state can be deduced from the learned brain disease detection and prediction model.

여기서, 상기 뇌 질환 검출 및 예측 모델은 해당 사용자의 과거와 현재의 플레이 특징 데이터와 인지상태를 입력으로 사용하는 인트라 모델과 사용자와 유사한 인구학적 데이터를 갖는 사용자 군집의 플레이 데이터를 사용하는 인터 모델을 포함할 수 있다.Here, the brain disease detection and prediction model includes an intra-model using past and current play feature data and a perceived state of a user, and an inter-model using play data of a user community having demographic data similar to a user .

그리고 상기 인트라 모델 및 인터 모델은 사용자의 인지 상태 클래스에 관한 확률로, 각각 사용자가 인지상태 정상, 인지장애, 치매에 속할 확률을 포함하도록 구성될 수 있다.And the intra-model and inter-model may be configured to include a probability that the user belongs to the cognitive state normal, the cognitive disorder, and the dementia, respectively, with probability related to the cognitive state class of the user.

또한, 상기 뇌 질환 검출 및 예측 모델을 학습하는 것은 상기 인트라 모델 및 인터 모델의 부분 교사 학습을 통해 동시 학습을 진행할 수 있다.In addition, learning the brain disease detection and prediction model can perform simultaneous learning through partial teacher learning of the intra-model and the inter-model.

또한, 상기 인트라 모델은 사용자의 이전 특징 벡터 집합과 현재 특징 벡터 집합 을 입력으로 하는 선형-연쇄 조건부 무작위장을 사용하여 구성될 수 있다.In addition, the intra-model may be configured using a linear-chain conditional random field in which a set of previous feature vectors of the user and a set of current feature vectors are input.

또한, 상기 인터 모델은 입력 생성부분과 인공 신경망으로 구성될 수 있다.Also, the inter-model may be composed of an input generating part and an artificial neural network.

또한, 상기 인트라 모델과 인터 모델을 통해 생성된 확률 점수 벡터를 외적하여 인지 상태를 판단할 수 있다.In addition, the probability score vector generated through the intra-model and the inter-model can be externally determined to determine the perceived state.

또한, 상기 뇌 질환 검출 및 예측 모델을 학습하는 것은 사용자가 입력한 결과에 대해, 인지 상태를 모르는 사용자가 없게 되는 조건, 또는 학습을 위한 반복 횟수가 미리 설정된 임계값과 같아지게 되는 조건 중, 하나라도 먼저 달성될 때까지 반복될 수 있다.In addition, learning of the brain disease detection and prediction model can be performed by learning a condition in which there is no user who does not know the recognition state, or a condition in which the number of iterations for learning becomes equal to a preset threshold value Can be repeated until it is first achieved.

본 발명에 의한 뇌 질환 검출 및 예측 시스템은 인지력 측정 콘텐츠와 해당 콘텐츠로부터 측정된 로그 데이터기반 기계학습 모델을 사용해 사용자의 뇌 질환(인지장애 및 치매)를 검출 및 예측함으로써, 기존 검사 방식들이 갖는 주관성 또는 데이터 관리의 문제점을 해결할 수 있고, 비용을 낮출 수 있다.The brain disease detection and prediction system according to the present invention detects and predicts brain diseases (cognitive dysfunction and dementia) of a user using cognitive-strength measurement contents and log data-based machine learning models measured from the contents, Or the problem of data management can be solved, and the cost can be lowered.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 뇌 질환 검출 및 예측 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 뇌 질환 검출 및 예측 시스템에서 전체적인 흐름을 도시한 플로우챠트이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 뇌 질환 검출 및 예측 시스템에서 사용자의 인지상태 추론을 위한 기계학습 모델의 흐름을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 뇌 질환 검출 및 예측 시스템에 사용되는 인트라 모델의 예시적인 구조를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 뇌 질환 검출 및 예측 시스템에 사용되는 인터 모델의 예시적인 구조를 도시한 것이다.
1 is a schematic block diagram of a brain disease detection and prediction system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flow chart showing an overall flow in a brain disease detection and prediction system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 illustrates a flow of a machine learning model for inferring a user's perceptual state in a brain disease detection and prediction system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 illustrates an exemplary structure of an intra-model used in a brain disease detection and prediction system according to an embodiment of the present invention.
5 illustrates an exemplary structure of an intermodel used in a brain disease detection and prediction system according to an embodiment of the present invention.

본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 뇌 질환 검출 및 예측 시스템의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic block diagram of a brain disease detection and prediction system according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 뇌 질환 검출 및 예측 시스템(10)은 스마트폰 또는 태블릿으로 구성될 수 있고, 이에 적용되는 어플리케이션을 구비하여 뇌 질환 검출 및 예측을 수행할 수 있다. 또한, 상기 뇌 질환 검출 및 예측 시스템(10)은 별도의 서버를 두어, 사용자의 PC, 스마트폰 또는 태블릿으로부터 입력받은 데이터를 처리하여, 뇌 질환 검출 및 예측을 수행하는 것도 가능하다.Referring to FIG. 1, a brain disease detection and prediction system 10 according to an exemplary embodiment of the present invention may include a smartphone or a tablet, and may include an application to detect and predict a brain disease . In addition, the brain disease detection and prediction system 10 may be equipped with a separate server to process data received from a user's PC, a smartphone, or a tablet to perform brain disease detection and prediction.

보다 구체적으로, 이를 위해 뇌 질환 검출 및 예측 시스템(10)은 디스플레이(100), 입력부(200), 저장부(300), 제어부(400)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 뇌 질환 검출 및 예측 시스템(10)이 어플리케이션으로 구현되는 경우, 상기 디스플레이(100), 입력부(200), 저장부(300), 제어부(400)는 단일 스마트폰 또는 태블릿 내에 구비될 수 있다. 또한, 상기 뇌 질환 검출 및 예측 시스템(10)이 별도의 서버를 둔 인터텟 기반으로 구성된 경우, 상기 디스플레이(100) 및 입력부(200)는 사용자의 PC, 스마트폰 또는 태블릿의 디스플레이 및 입력부일 수 있고, 상기 저장부(300) 및 제어부(400)는 사용자와 독립된 별도의 서버 형태로 구현될 수 있다.More specifically, the brain disease detection and prediction system 10 may include a display 100, an input unit 200, a storage unit 300, and a control unit 400. When the brain disease detection and prediction system 10 is implemented as an application, the display 100, the input unit 200, the storage unit 300, and the control unit 400 may be provided in a single smartphone or a tablet. have. In addition, if the brain disease detection and prediction system 10 is configured based on an internet with a separate server, the display 100 and the input unit 200 may be a display and an input unit of a user's PC, a smartphone or a tablet The storage unit 300 and the control unit 400 may be implemented as separate servers independent of the user.

상기 디스플레이(100)는 사용자에게 뇌 질환 검출 및 예측을 위한 테스트를 제공하기 위한 것으로, 사용자의 PC, 스마트폰 또는 태블릿의 디스플레이로서 이루어질 수 있다. 상기 디스플레이(100)는 사용자에게 후술할 기억력, 주의력, 언어력, 계산력, 지각력 등의 항목에 대해, 테스트를 진행할 문항 및 결과를 표시할 수 있다. 이에 따라, 각 사용자는 온라인 상에서 테스트를 진행하여, 뇌 질환 검출 및 예측 결과를 지속적이고 빠르게 확인할 수 있다.The display 100 is for providing a user with a test for detecting and predicting brain disease, and may be a display of a user's PC, smartphone or tablet. The display 100 can display items to be tested and results for items such as memory, attention, linguistic ability, calculating power, and perception strength to be described later. Accordingly, each user can conduct a test on-line to continuously and quickly confirm brain disease detection and prediction results.

상기 입력부(200)는 사용자의 PC, 스마트폰 또는 태블릿의 키패드, 가상 키패드 또는 마우스 등의 다양한 입력 디바이스로서 이루어질 수 있다. 상기 디스플레이(100)에 표시된 테스트에 대해 사용자가 답을 제출하기 위해 사용될 수 있다. 상기 입력부(200)를 통해, 사용자는 디스플레이(100)의 테스트 문항에 대한 답을 온라인상으로 제출하고 이에 따라 결과를 확인할 수 있다.The input unit 200 may be a variety of input devices such as a keypad of a user's PC, a smartphone or a tablet, a virtual keypad, or a mouse. May be used by the user to submit an answer for the test displayed on the display 100. Through the input unit 200, the user can submit an answer to the test item of the display 100 on-line and confirm the result accordingly.

상기 저장부(300)는 사용자의 PC, 스마트폰 또는 태블릿에 구비되거나 별도의 서버 형태로 구성될 수 있다. 상기 저장부(300)는 후술할 기억력, 주의력, 언어력, 계산력, 지각력 등의 인지력 측정 항목에 대한 테스트 문항 및 이에 대한 각 사용자의 답을 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(300)는 각 사용자가 과거 제출했던 답을 일정 기간 별로 저장하여, 각 사용자에 대해 연속적으로 뇌 질환 검출 및 예측 결과를 도출하도록 할 수 있다.The storage unit 300 may be provided in a user's PC, a smartphone, or a tablet, or may be configured as a separate server. The storage unit 300 may store test items on cognitive power measurement items such as memory, attention, linguistic power, computation power, and perceived power to be described later, and answers of each user. In addition, the storage unit 300 may store the answers that each user has submitted in the past for a predetermined period of time, and may continuously detect brain diseases and predict results for each user.

상기 제어부(400)는 상기 저장부(300)에 저장된 사용자가 제출한 답의 각 문항별 정답률을 활용하여, 해당 사용자의 이전 데이터(t-1)와 현재 데이터(t)를 사용하는 인트라 모델(RC)과, 사용자와 유사한 인구학적 데이터를 갖는 사용자 군집의 응답 데이터를 사용하는 인터 모델(EC)의 출력을 도출한다. 또한, 상기 제어부(400)는 각 모델(RC, EC)로부터 추론된 결과를 곱하여 최종적인 뇌 질환 검출 및 예측 결과를 도출한다. 상기 제어부(400)의 구체적인 동작은 이하에서 후술하도록 한다.The controller 400 uses the correct ratio for each item of the answer submitted by the user stored in the storage unit 300 to calculate an intra model using the previous data t-1 of the user and the current data t RC) and the output of the inter-model (EC) using the response data of the user community with demographic data similar to the user. In addition, the controller 400 multiplies the inferred results from the models RC and EC to derive final brain disease detection and prediction results. The specific operation of the control unit 400 will be described later.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 뇌 질환 검출 및 예측 시스템의 동작을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, the operation of the brain disease detection and prediction system according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 뇌 질환 검출 및 예측 시스템에서 전체적인 흐름을 도시한 플로우챠트이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 뇌 질환 검출 및 예측 시스템에서 사용자의 인지상태 추론을 위한 기계학습 모델의 흐름을 도시한 것이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 뇌 질환 검출 및 예측 시스템에 사용되는 인트라 모델의 예시적인 구조를 도시한 것이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 뇌 질환 검출 및 예측 시스템에 사용되는 인터 모델의 예시적인 구조를 도시한 것이다.FIG. 2 is a flow chart showing an overall flow in a brain disease detection and prediction system according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 illustrates a flow of a machine learning model for inferring a user's perceptual state in a brain disease detection and prediction system according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 illustrates an exemplary structure of an intra-model used in a brain disease detection and prediction system according to an embodiment of the present invention. 5 illustrates an exemplary structure of an intermodel used in a brain disease detection and prediction system according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 뇌 질환 검출 및 예측 시스템은 기억력, 주의력, 언어력, 계산력, 지각력 등의 인지력 측정 항목들에 대해 사용자에게 디스플레이하여 제시하고, 사용자가 답을 제출한 로그플레이 데이터로부터 각 콘텐츠별 데이터 특징을 추출한다. 또한, 데이터 특징을 토대로, 데이터 특징 벡터)를 생성하고, 각 특징 벡터를 입력값으로 이용하여 동시학습 알고리즘을 통한 각 모델(인트라 모델(RC), 인터 모델(EC)) 별 출력을 생성하게 된다. 또한, 최종적으로 이러한 인트라 모델(RC)의 추론 결과(CRC)와 인터 모델(EC)의 추론 결과(CEC)를 곱함으로써, 뇌 질환 검출 및 예측 결과를 도출할 수 있다.2 and 3, a brain disease detection and prediction system according to an embodiment of the present invention displays and presents to a user about cognitive performance measurement items such as memory, attention, linguistic ability, computation power, and perception ability, Extracts the data characteristic of each content from the log-play data submitted by the answer. In addition, a data feature vector is generated based on data characteristics, and an output is generated for each model (intra model RC, inter model EC) through a simultaneous learning algorithm using each feature vector as an input value . In addition, it can obtain a final product by such an inference result (C EC) of the intra-model, the speculative result of (RC) (C RC) and the inter-model (EC), brain disease detection and prediction results.

이하에서는 도 2의 각 단계에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, each step of FIG. 2 will be described in detail.

Ⅰ. 인지능력을 측정하는 Ⅰ. To measure cognitive ability 콘테츠별By contents 구성사항 Configuration

보다 구체적으로, 먼저, 디스플레이(100)와 입력부(200)를 통해 각 사용자의 인지능력을 측정하는 콘테츠별(기억력, 주의력, 언어력, 계산력, 지각력) 구성사항은 다음과 같다.More specifically, contents of the contents (memory, attention, linguistic ability, calculating power, perception) that measure the cognitive ability of each user through the display 100 and the input unit 200 are as follows.

1. 기억력1. Memory

첫 문제가 노출되기 전 3초 동안의 카운트가 진행되며 이 후 문제에서는 카운트 없이 바로 진행된다. Counts for 3 seconds before the first problem is exposed, and then the problem will proceed immediately without counting.

1) 한 문제에서 1,2,3,4와 같이 1부터 연속되는 숫자가 적힌 카드가 화면상 임의의 위치에 겹침 없이 노출된다. 1) In one problem, a card with numbers starting from 1, such as 1, 2, 3, 4, is exposed without any overlap on any position on the screen.

2) 사용자가 해당 카드의 순서 (1부터 가장 큰수가 적힌 카드까지의 위치 순서)를 다 외웠다고 자가 판단 내릴 경우 “시작”버튼을 누를 수 있으며 시작 버튼을 누름과 동시에 카드에 적힌 숫자는 사라지고 카드의 위치만 남는다. 2) If the user decides that he / she has memorized the order of the card (the order from 1 to the card with the greatest number of cards), he can press the "Start" button and the number written on the card disappears Only the position of.

3-1) 카드의 숫자가 사라진 후 사용자는 카드에 적혀있던 숫자의 순서대로 카드를 터치하면 해당 문제는 “정답”으로 판단되며, “딩동”사운드가 재생되며 화면상에 “표시가 나타난다.3-1) After the number of the card disappears, if the user touches the card in the order of the numbers written on the card, the problem is judged as "Correct" and the "Ding Dong" sound is played and "" appears on the screen.

3-2) 이와 반대로 잘못된 순서대로 카드를 터치 했을 때 진동알람과 "X" 표시가 화면에 디스플레이 되며, “오답”으로 판단된다. 이 때, 오답 판단은 연속되는 숫자 중 잘못된 순서로 선택 되었을 경우 즉각적으로 판단된다. 즉, 1부터 4까지의 숫자를 맞춰야 하는 문제에서, 세 번째 터치에서 ”가 디스플레이 됐던 위치를 터치 할 경우 바로 오답처리가 된다.3-2) On the contrary, when touching the card in the wrong order, vibration alarm and "X" display are displayed on the screen and it is judged as "wrong answer". In this case, incorrect judgment is immediately judged when the wrong number of consecutive numbers is selected. In other words, if you touch the position where "is displayed on the third touch, you have to correct the number from 1 to 4, and it will be wrong.

4) 해당 문제가 “정답”혹은 “오답”으로 판단되면 다음 문제가 진행되며 1)에 해당하는 과정부터 반복된다.4) If the problem is judged as "Correct" or "Incorrect", the following problem will be resolved.

1분 30초 동안 1)~4)에 해당하는 과정 (한 문제)이 반복되며 1분 30초는 한 싸이클이라고 칭한다. 1)에서 디스플레이되는 숫자는 3개 (1부터 3)로 시작하며, 연속으로 2번 이상 맞출 경우 디스플레이되는 숫자의 개수는 한 개씩 늘어나며, 7개가 최대 디스플레이 숫자다. 해당 콘텐츠의 한 문제에서 측정되는 비가공 로그 데이터는 다음과 같다: 디스플레이된 숫자 개수, 디스플레이된 숫자들의 위치, 숫자가 디스플레이된 후부터 사용자가 “시작”버튼을 누르기까지의 시간, 정답 여부, 사용자가 카드를 누른 순서, 사용자가 카드의 숫자를 찾는데 걸린 시간 (터치시간), 한 싸이클동안 사용자가 수행한 문제의 수.1 minute, 30 seconds, 1) to 4) process (one problem) is repeated, 1 minute and 30 seconds is called one cycle. The number displayed in 1) starts from 3 (1 to 3), and when two or more consecutive alignments are made, the number of displayed numbers increases by one, and seven is the maximum display number. The raw log data measured in a problem of the content are as follows: number of digits displayed, position of displayed digits, time from when the digits are displayed, until the user presses the "start" button, The order in which the card was pressed, the time it took the user to find the number on the card (touch time), and the number of problems the user performed during one cycle.

2. 주의력2. Attention

해당 콘텐츠에서는 나타난 색 상자와 텍스트의 내용이 일치하는지 판단하는 과제가 주어진다. The contents are given a task of judging whether the contents of the color box and the text match.

1) 색상자와 텍스트 (색과 관련된 단어: 빨강, 파랑 등)가 디스플레이된다1) A color ruler and text (words related to colors: red, blue, etc.) are displayed

2) 색상자의 색상과 텍스트의 내용이 일치하는 경우 "O" 버튼을, 일치하지 않을 경우 "X" 버튼을 누른다.2) Press the "O" button when the color of the color matches the text and the "X" button if it does not match.

3-1) "O" 버튼과 "X" 버튼 중 올바른 버튼 (색상자의 색상과 텍스트 내용의 일치여부)을 선택한 경우 “정답”으로 판단되며 “딩동”사운드가 재생되며 화면상에 "O" 표시가 나타난다.3-1) If you select the correct button (whether the color of the color box matches the color of the color box) and the "O" button and the "X" button, .

3-2) "O" 버튼과 "X" 버튼 중 올바르지 않은 버튼 (색상자의 색상과 텍스트 내용의 일치여부)을 선택한 경우 “오답”으로 판단되며 진동알람과 "X" 표시가 화면에 디스플레이된다.3-2) If the wrong button (whether the color of the color box matches the text of the color box) among the "O" button and the "X" button is selected, it is judged as "wrong answer" and vibration alarm and "X" display are displayed on the screen.

4) 해당 문제가 “정답”혹은 “오답”으로 판단되면 다음 문제가 진행되며 1)에 해당하는 과정부터 반복된다.4) If the problem is judged as "Correct" or "Incorrect", the following problem will be resolved.

1분 30초 동안 1)~4)에 해당하는 과정 (한 문제)이 반복되며 1분 30초는 한 싸이클이라고 칭한다. 1)에 디스플레이되는 색상자의 색상과 텍스트는 빨강, 초록, 파랑 중 임의로 나타나며, 연속으로 5번 정답을 선택할 경우 노랑, 검정 색상이 추가된다. 또한 5번 연속 정답일 경우 텍스트의 색상이 추가되며 일치여부는 이전과 동일하게 색상자의 색상과 텍스트 정보만으로 판단한다. 해당 콘텐츠의 한 문제에서 측정되는 비가공 로그 데이터는 다음과 같다: 디스플레이된 색상자의 색상, 디스플레이된 텍스트의 정보, 디스플레이된 텍스트의 색상, 색상자와 텍스트가 디스플레이된 후부터 사용자가 “또는 ”버튼을 터치할 때까지의 소요시간, 사용자가 선택한 버튼, 정답 여부, 한 싸이클동안 사용자가 수행한 문제의 수.1 minute, 30 seconds, 1) to 4) process (one problem) is repeated, 1 minute and 30 seconds is called one cycle. 1), the color and text of the color are randomly displayed in red, green, and blue. If you select 5 correct answers in succession, yellow and black colors are added. If the answer is 5 consecutive correct answers, the color of the text is added. The raw log data measured in one question of the content is as follows: After the color of the displayed color, the information of the displayed text, the color of the displayed text, the color, and the text are displayed, The amount of time it takes to touch, the button you have selected, the correct answer, and the number of problems you have performed during a cycle.

3. 언어력3. Linguistic power

해당 콘텐츠는 주어진 그림에 대해 대응하는 단어를 고르는 방식으로 진행된다.The content is processed in such a way as to select the corresponding word for a given picture.

1-1) 한 문제에서 디스플레이 상단에 임의의 그림이 나타난다.1-1) In any case, a random picture appears on the top of the display.

1-2) 1-1)과 동시에 디스플레이 하단에 4개 혹은 6개의 음절이 임의의 위치에 나타난다.1-2) At the same time as 1-1), four or six syllables appear at any position on the bottom of the display.

2-1) 하단 노출된 음절 중 사용자가 터치한 음절 집합이 나타난 그림에 대응하는 단어의 음절과 순서, 종류가 모두 동일하다면 “정답”으로 판단된다. “딩동”사운드가 재생되며 화면상에 "O" 표시가 나타난다.2-1) If the syllable of the word corresponding to the picture in which the syllable set touched by the user among the bottom exposed syllable is the same, the order and the kind are the same, it is judged as "correct answer". "Ding-dong" sound is played back and "O" appears on the screen.

2-2) 나타난 그림에 대해 하단 6개의 음절 중 사용자가 터치한 음절 집합이 대응하는 단어의 음절과 순서, 종류 중 하나라도 다르면 “오답”으로 판단된다. 진동알람과 "X"가 표시된다.2-2) If the syllable set touched by the user among the six lower syllables in the picture shown is different from the syllable, order, and type of the corresponding word, it is judged as "wrong answer". Vibration alarm and "X" are displayed.

2-3) 2-1)과 2-2) 모두 정답 음절 집합의 크기 (음절의 개수)만큼 사용자가 선택했을 때 “정답”혹은 “오답”으로 판단하는 과정을 수행한다.2-3) When the user selects the correct answer syllable set size (the number of syllables) in both 2-1) and 2-2), it is judged as "correct answer" or "wrong answer".

3) 해당 문제가 “정답”혹은 “오답”으로 판단되면 다음 문제가 진행되며 1)에 해당하는 과정부터 반복된다.3) If the problem is judged as "correct" or "wrong answer", the following problem will be solved.

1분 30초 동안 1)~3)에 해당하는 과정 (한 문제)이 반복되며 1분 30초는 한 싸이클이라고 칭한다. 첫 문제가 노출되기 전 3초 동안의 카운트가 진행되며 이 후 문제에서는 카운트 없이 바로 진행된다. 1-2)에 나타나는 음절은 데이터베이스에서 정의된 음절 중 임의로 나타난다. 1-1)에 나타나는 그림의 리소스는 자체 제작된 객체의 그림이다. 1-2)에서 노출되는 음절의 개수는 초기 4개이며, 연속으로 5번 정답일 경우 6개로 늘어난다. 해당 콘텐츠의 한 문제에서 측정되는 비가공 로그 데이터는 다음과 같다: 디스플레이된 그림의 종류, 디스플레이된 음절, 디스플레이된 음절의 위치, 그림과 음절이 디스플레이된 후부터 사용자가 정답 음절 집합의 크기만큼 음절을 선택하기까지의 소요 시간, 사용자가 선택한 음절 집합, 정답 여부, 한 싸이클동안 사용자가 수행한 문제의 수.1 minute, 30 seconds, 1) to 3) process (one problem) is repeated, 1 minute and 30 seconds is called one cycle. Counts for 3 seconds before the first problem is exposed, and then the problem will proceed immediately without counting. The syllables appearing in 1-2) appear randomly in the syllable defined in the database. The resource in the picture shown in 1-1) is a picture of the self-produced object. 1-2), the initial number of syllables is 4, and if the correct answer is 5, the number of syllables is increased to 6. The raw log data measured in one question of the content is as follows: The type of displayed picture, the displayed syllable, the position of the displayed syllable, the display of the syllable by the size of the set of correct answers The time taken to select, the syllable set selected by the user, the correct answer, and the number of problems the user performed during a cycle.

4. 계산력4. Computational Power

계산력은 주어진 연산문제를 사용자가 얼마나 맞출 수 있는지에 대한 측정을 하기위한 콘텐츠다.Calculation power is the content for measuring how much the user can adjust a given computation problem.

1) 화면상에 연산문제가 주어지며 정답이 들어가는 공간은 공란으로 표시된다.1) Computation problem is given on the screen, and the space where the correct answer is entered is displayed in blank.

2-1) 주어진 연산문제에 대해 공란에 들어갈 정답을 정확하게 입력한 후 “확인”버튼을 누를 경우 해당 문제는 “정답”으로 판단되며 “딩동”사운드가 재생되며 "O"가 표시된다.2-1) If you press the "OK" button after inputting the correct answer for the given calculation problem, the problem is judged as "correct" and "Ding Dong" sound is played and "O" is displayed.

2-2) 주어진 연산문제에 대해 정답과 다른 답을 입력한 후 “확인”버튼을 누를 경우 “오답”으로 판단되며 진동알람과 "X"가 표시된다.2-2) If you click the "OK" button after inputting the correct answer and the correct answer for the given calculation problem, it is judged as "wrong answer" and vibration alarm and "X" are displayed.

3) 해당 문제에 대해 “정답”혹은 “오답”으로 판단되면 다음 문제가 진행되며 1)부터 반복된다.3) If the problem is judged as "correct" or "incorrect", the next problem will be repeated from 1).

1분 30초 동안 1)~3)에 해당하는 과정 (한 문제)이 반복되며 1분 30초는 한 싸이클이라고 칭한다. 주어진 연산문제는 덧셈과 뺄셈으로만 구성되며, 정답은 0과 양의 정수만으로 구성된다. 첫 문제가 노출되기 전 3초 동안의 카운트가 진행되며 이 후 문제에서는 카운트 없이 바로 진행된다. 1)에 주어지는 연산문제는 숫자 두 개와 하나의 연산자로 시작되며, 5번 연속으로 정답인 경우 숫자의 개수와 연산자의 개수가 하나씩 늘어나며 최대 숫자의 수는 4개, 연사자는 3개다. 처음 나타나는 문제의 숫자는 1~9 범위이며 10번 이상 연속으로 정답인 경우 0~99 범위로 증가한다. 해당 콘텐츠의 한 문제에서 측정되는 비가공 로그 데이터는 다음과 같다: 디스플레이된 숫자 개수, 디스플레이된 숫자, 디스플레이된 연산자, 정답, 숫자가 디스플레이된 후부터 사용자가 “확인”버튼을 선택하기까지의 시간, 정답 여부, 사용자가 입력한 답, 한 싸이클동안 사용자가 수행한 문제의 수.1 minute, 30 seconds, 1) to 3) process (one problem) is repeated, 1 minute and 30 seconds is called one cycle. A given computation problem consists only of addition and subtraction, and the correct answer consists of only 0 and positive integers. Counts for 3 seconds before the first problem is exposed, and then the problem will proceed immediately without counting. 1), the problem arises from two numbers and one operator. In case of five consecutive correct answers, the number of numbers and the number of operators increase by one, the maximum number is four, and the number of speakers is three. The number of the first problem is in the range of 1 ~ 9. The raw log data measured in a problem of the content is as follows: the number of displayed digits, the displayed digits, the displayed operator, the correct answer, the time from the display of the number until the user selects the "OK" Whether the answer is correct, the answer you entered, and the number of problems the user performed during a cycle.

5. 지각력5. Perception

해당 콘텐츠는 임의의 위치에 나타나는 여러 개의 객체 중 나머지 객체와 다른 객체의 위치를 찾아내는 방식으로 진행된다.The content is processed by locating the remaining objects among the plurality of objects appearing at an arbitrary position.

1) 화면상 임의의 위치에 여러 개의 객체가 나타나며, 나타난 객체 중 하나의 객체만 나머지 객체와 다른 형태 혹은 색상을 가지고 있다.1) Multiple objects appear at arbitrary positions on the screen, and only one of the displayed objects has a different shape or color from the rest of the objects.

2) 일정 시간이 흐른 뒤 화면은 8개의 동일한 크기로 분할된 카드로 블라인드 처리된다.2) After a certain period of time, the screen is blinded with eight equal-sized cards.

3-1) 블라인드 처리된 화면에서 1)에서 나타난 객체 중 나머지 객체와 다른 객체가 나타났던 위치의 분할 카드를 선택할 경우 “정답”으로 판단되며, “딩동”사운드가 재생되며 "O"가 표시된다.3-1) When selecting the partition card at the position where the remaining objects and other objects shown in 1) are displayed on the blind processed screen, the "correct answer" is determined, and a "ding dong" sound is reproduced and "O" is displayed .

3-2) 블라인드 처리된 화면에서 1)에서 나타난 객체 중 나머지 객체와 다른 객체가 나타났던 위치의 분할 카드를 제외한 나머지 분할 카드 중 하나를 선택할 경우 “오답”으로 판단되며, 진동알람과 "X"가 표시된다.3-2) When one of the objects shown in 1) is selected and one of the remaining cards other than the partition card at the position where the other object is displayed is selected, it is judged as "wrong answer" and vibration alarm and "X" Is displayed.

4) 해당 문제에 대해 “정답”혹은 “오답”으로 판단되면 정답화면을 보여준다.4) If it is judged as "correct" or "wrong answer" for the problem, show the correct screen.

5) 다음 문제가 진행되며 1)부터 반복된다.5) The next problem is going to be repeated from 1).

1분 30초 동안 1)~5)에 해당하는 과정 (한 문제)이 반복되며 1분 30초는 한 싸이클이라고 칭한다. 첫 문제가 노출되기 전 3초 동안의 카운트가 진행되며 이 후 문제에서는 카운트 없이 바로 진행된다. 초기 1)의 객체는 6초 노출로 시작하며 3번 연속 정답 시 1초씩 노출 시간이 줄어든다. 1초 노출에서 3번 연속 정답 시 0.5초로 줄어들며 더 이상 노출시간의 감소는 발생하지 않는다. 초기 1)의 노출 객체 중 다른 하나의 객체는 나머지 객체와 색상이 다르게 나타나며, 5번 연속 정답 시 색상, 형태가 달라질 수 있다. 해당 콘텐츠의 한 문제에서 측정되는 비가공 로그 데이터는 다음과 같다: 나머지와 다른 객체가 노출된 위치, 분할 카드의 수, 나머지와 다른 객체가 다른 속성, 객체의 노출 시간, 화면이 블라인드 처리된 후부터 사용자가 분할 카드 중 하나를 선택하기까지의 시간, 정답 여부, 사용자가 선택한 분할카드, 한 싸이클동안 사용자가 수행한 문제의 수.1 minute, 30 seconds, 1) to 5) process (one problem) is repeated, 1 minute and 30 seconds is called one cycle. Counts for 3 seconds before the first problem is exposed, and then the problem will proceed immediately without counting. The initial 1) object starts with a 6-second exposure and the exposure time is reduced by 1 second for 3 consecutive correct answers. In the case of 3 consecutive correct answers in 1 second exposure, it is reduced to 0.5 second, and the decrease in exposure time no longer occurs. The other one of the exposed objects in the initial 1) is different in color from the rest of the object, and the color and shape may be changed in five consecutive correct answers. The raw log data measured in a problem of the content are as follows: the position where the remaining and other objects are exposed, the number of partition cards, the remaining and other objects have different attributes, the exposure time of the object, The time it takes for the user to select one of the split cards, the correct answer, the split card chosen by the user, and the number of problems the user has performed during a cycle.

Ⅱ. 콘텐츠별 특징 추출 방법Ⅱ. Feature extraction method by contents

한편, 제어부(400)는 저장부(300)에 저장된 위의 비가공 로그데이터로부터 다음과 같이 특징을 추출한다.On the other hand, the control unit 400 extracts the following features from the above-mentioned non-processed log data stored in the storage unit 300.

1. 기억력1. Memory

기억력과 관련된 데이터 특징으로 사용자가 한 번의 싸이클(

Figure pat00001
)을 수행했을 때 9차원의 벡터(
Figure pat00002
)를 추출한다.Data related to the memory feature allows the user to select one cycle
Figure pat00001
), The 9-dimensional vector (
Figure pat00002
).

주어진 기억력 측정 과제로부터, 나타나는 숫자의 개수별 정답 확률을 측정한다. 즉, 해당 특징에 대해 7차원의 벡터(

Figure pat00003
)를 다음과 같이 계산한다.From the given memory task, measure the probability of an answer by the number of appearances. That is, a 7-dimensional vector (
Figure pat00003
) Is calculated as follows.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서

Figure pat00005
는 나타난 숫자의 개수가
Figure pat00006
개 일 때 사용자가 올바르게 숫자의 순서를 찾은 횟수를,
Figure pat00007
는 나타난 숫자의 개수가
Figure pat00008
인 횟수를 의미한다. here
Figure pat00005
Is the number of
Figure pat00006
The number of times the user correctly found the sequence of numbers,
Figure pat00007
Is the number of
Figure pat00008
.

또한 연속되는 숫자의 거리에 따라 기억될 수 있는 정도가 달라짐을 반영하기 위해, 한 번의 싸이클에서 연속되는 숫자들의 평균 거리 (

Figure pat00009
norm)를
Figure pat00010
로 사용한다.Also, to reflect that the degree of memory that can be stored depends on the distance of successive numbers, the average distance of successive numbers in a cycle
Figure pat00009
norm)
Figure pat00010
.

마지막으로 평균 정답율을

Figure pat00011
로 사용한다.Finally,
Figure pat00011
.

2. 집중력2. Concentration

집중력과 관련된 데이터 특징으로 사용자가 한 번의 싸이클(

Figure pat00012
)을 수행했을 때 8차원의 벡터(
Figure pat00013
)를 추출한다.Concentration-related data feature allows users to select one cycle
Figure pat00012
), The 8-dimensional vector (
Figure pat00013
).

나타난 텍스트와 파레트의 색이 동일한지 여부에 따른 정답 확률이

Figure pat00014
로 사용된다.The probability of correct answer depends on whether the color of the text and the color of the palette are the same.
Figure pat00014
.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00015
Figure pat00015

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure pat00016
Figure pat00016

여기서

Figure pat00017
Figure pat00018
는 각각 해당 속성의 문제가 나온 횟수와 사용자가 해당 속성의 문제의 정답을 맞힌 횟수를 의미한다.
Figure pat00019
Figure pat00020
는 각각 나타난 텍스트와 파레트의 색이 동일한 경우와 다른 경우의 문제 속성을 의미한다. here
Figure pat00017
Wow
Figure pat00018
Means the number of times the problem of the attribute has occurred and the number of times the user has met the correct answer to the problem of the property.
Figure pat00019
and
Figure pat00020
Refers to the problem attribute when the color of the displayed text and the palette are the same or different, respectively.

Figure pat00021
은 각각 빨간색, 파란색, 노란색, 초록색, 검은색이 파레트에 나타났을 때 사용자가 답을 맞춘 확률이다.
Figure pat00021
Is the probability that the user answered when red, blue, yellow, green, or black appeared on the pallet.

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure pat00022
Figure pat00022

여기서

Figure pat00023
Figure pat00024
는 각각 색상별 (
Figure pat00025
) 문제가 나온 횟수와 사용자가 해당 속성의 문제의 정답을 맞춘 횟수를 의미한다.here
Figure pat00023
Wow
Figure pat00024
Respectively.
Figure pat00025
) The number of times the problem occurred and the number of times the user matched the correct answer to the problem in the property.

마지막으로 평균 정답율을

Figure pat00026
로 사용한다.Finally,
Figure pat00026
.

3. 언어력3. Linguistic power

언어력과 관련된 데이터 특징으로 사용자가 한 번의 싸이클(

Figure pat00027
)을 수행했을 때 4차원의 벡터(
Figure pat00028
)를 추출한다.The linguistic-related data feature allows the user to select one cycle
Figure pat00027
), A 4-dimensional vector (
Figure pat00028
).

노출된 단어의 개수가 각각 4개, 6개일 때 정답 확률이

Figure pat00029
로 사용된다.When the number of exposed words is 4 or 6, respectively,
Figure pat00029
.

[수학식 5]&Quot; (5) "

Figure pat00030
Figure pat00030

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure pat00031
Figure pat00031

여기서

Figure pat00032
Figure pat00033
는 각각 노출된 단어의 개수가 각각 4개 일 때를 의미하며
Figure pat00034
Figure pat00035
는 각각 해당 속성의 문제가 나온 횟수와 사용자가 해당 속성의 문제의 정답을 맞힌 횟수를 의미한다.here
Figure pat00032
Wow
Figure pat00033
Means that the number of exposed words is 4, respectively
Figure pat00034
Wow
Figure pat00035
Means the number of times the problem of the attribute has occurred and the number of times the user has met the correct answer to the problem of the property.

Figure pat00036
은 전체 게임 횟수 중 사용자가 선택한 음절 집합이 정답 음절 집합과 순서는 다르나 구성이 같을 확률을 사용한다.
Figure pat00036
Uses the probability that the syllable set selected by the user is equal to the set of correct syllables but the order is the same.

[수학식 7]&Quot; (7) "

Figure pat00037
Figure pat00037

Figure pat00038
Figure pat00039
는 각각 문제 총 횟수와 사용자가 선택한 음절 집합이 정답 음절 집합과 순서는 다르나 구성이 같은 횟수를 의미한다.
Figure pat00038
Wow
Figure pat00039
Represents the number of times the total number of problems and the number of syllables selected by the user are the same, although the order is different from the set of the correct syllables.

마지막으로 평균 정답율을

Figure pat00040
로 사용한다.Finally,
Figure pat00040
.

4. 계산력4. Computational Power

계산력과 관련된 데이터 특징으로 사용자가 한 번의 싸이클(

Figure pat00041
)을 수행했을 때 6차원의 벡터(
Figure pat00042
)를 추출한다.Data features related to computational power allow the user to select one cycle
Figure pat00041
), The vector of six dimensions (
Figure pat00042
).

나타난 숫자의 개수에 따른 정답 확률이

Figure pat00043
로 사용된다.The probability of correct answer depends on the number of
Figure pat00043
.

[수학식 8]&Quot; (8) "

Figure pat00044
Figure pat00044

여기서

Figure pat00045
Figure pat00046
은 각각 나타난 숫자 개수가
Figure pat00047
개일 때의 총 문제 수와 정답을 맞힌 회수를 의미한다.here
Figure pat00045
and
Figure pat00046
Is the number of
Figure pat00047
It means the total number of problems and correct answers.

Figure pat00048
은 나타난 숫자의 개수가 3개일 때, 두 연산자가 서로 다를 경우의 정답확률을 사용한다.
Figure pat00048
Uses the correct answer probability when the two operators are different when the number of the displayed numbers is three.

[수학식 9]&Quot; (9) "

Figure pat00049
Figure pat00049

여기서

Figure pat00050
Figure pat00051
는 각각 숫자의 개수가 3개일 때 두 연산자가 서로 다를 때의 총 문제 수와 정답을 맞힌 회수를 의미한다.here
Figure pat00050
and
Figure pat00051
Means the total number of problems when the two operators differ from each other when the number of the numbers is three and the number of correct answers.

주어진 질의 내에 두 자릿수 숫자 개수에 따른 정답 확률이

Figure pat00052
으로 사용된다.The probability of correct answers based on the number of two digits in a given query
Figure pat00052
.

[수학식 10]&Quot; (10) "

Figure pat00053
Figure pat00053

여기서

Figure pat00054
Figure pat00055
은 질의 내에 두 자릿수 숫자가
Figure pat00056
개인 문제의 총 개수와 사용자가 정답을 맞힌here
Figure pat00054
and
Figure pat00055
Is a two-digit number within the query.
Figure pat00056
The total number of personal issues and the

마지막으로 평균 정답 확률이

Figure pat00057
로 사용된다.Finally, the average correct answer probability
Figure pat00057
.

5. 지각력5. Perception

지각력과 관련된 데이터 특징으로 사용자가 한 번의 싸이클(

Figure pat00058
)을 수행했을 때 9차원의 벡터(
Figure pat00059
)를 추출한다.Data pertinent to perceptive power allows the user to select one cycle
Figure pat00058
), The 9-dimensional vector (
Figure pat00059
).

Figure pat00060
은 각각 8분할된 영역에서 찾아야 하는 객체가 노출된 위치에 따른 정답확률을 사용한다.
Figure pat00060
Uses the probability of correct answer according to the position where the object to be searched in each of the eight divided areas is exposed.

[수학식 11]&Quot; (11) "

Figure pat00061
Figure pat00061

여기서

Figure pat00062
Figure pat00063
은 8분할 중 n번째 위치에 찾아야 하는 객체가 노출된 총 문제 수와 사용자가 맞힌 회수를 의미한다. 본 발명의 1)에서 사용된 지각력 콘텐츠에서는 왼쪽 첫 번째 행부터 1영역, 오른쪽 첫 번째 행이 2영역, 왼쪽 두 번째 행이 3영역이며 오른쪽 네 번째 행이 8영역을 의미한다.here
Figure pat00062
and
Figure pat00063
Is the number of the total number of problems exposed by the object to be searched at the n-th position and the number of times the user has met. In the perceptual content used in 1) of the present invention, 1 region from the first left row, 2 regions on the right first row, 3 regions on the left second row, and 8 regions on the right fourth row.

마지막으로 평균 정답 확률이 로 사용된다.Finally, the average correct answer probability .

Ⅲ. 뇌 질환 검출 및 예측을 위한 기계학습 모델Ⅲ. Machine Learning Model for Detection and Prediction of Brain Disease

뇌 질환(인지 장애, 치매) 검출 및 예측 모델을 학습하기 위한 학습 데이터의 긍정 집합과 부정 집합 사이의 비율은 불균형하다. 즉, 학습데이터를 수집하는데 있어 긍정 집합 (정상적인 인지능력을 가진 사용자 데이터)은 그 수가 많은 반면, 부정 집합 (인지장애·치매 위험군)에 속하는 데이터를 수집하는데 한계가 있다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 문제를 극복하기 위해 동시학습 프레임워크 (Co-training framework) 기반의 모델을 사용한다. 도 3에 도시된 것과 같이, 뇌 질환 검출 및 예측 모델은 해당 사용자의 이전 데이터(t-1)와 현재 데이터(t)를 사용하는 인트라 모델 (RC)과 사용자와 유사한 인구학적 데이터를 갖는 사용자 군집의 플레이 데이터(t)를 사용하는 인터 모델 (EC)로 구성된다. 인트라 모델(RC)와 인터 모델(EC)의 출력은 사용자(x)의 인지상태 클래스에 대한 확률로 다음과 같다:The ratio between positive and negative sets of learning data for learning brain dementia (cognitive impairment, dementia) detection and prediction models is disproportionate. In other words, while there are a large number of positive sets (user data with normal cognitive ability) in collecting learning data, there is a limit to collecting data belonging to negative set (cognitive disorder, dementia risk group). Therefore, in the present invention, a model based on a co-training framework is used to overcome this problem. 3, the brain disease detection and prediction model includes an intra-model (RC) using the previous data (t-1) and current data (t) of the user and a user community And an inter-model (EC) using the play data (t) of the play data (t). The output of the intra-model (RC) and inter-model (EC) is the probability for the cognitive state class of user (x)

Figure pat00065
Figure pat00065

여기서

Figure pat00066
는 각각 사용자(x)가 인지상태 정상, 인지장애, 치매에 속할 확률을 의미한다. 최종적으로 뇌 질환을 구성하는 인지장애·치매 추론 결과는 각 모델로부터 추론된 결과 (
Figure pat00067
)를 곱함으로써 얻을 수 있다.here
Figure pat00066
Refers to the probability that the user (x) belongs to the cognitive state normal, the cognitive disorder, and the dementia. Finally, the results of cognitive dysfunction and dementia inference constituting the brain disease were inferred from each model
Figure pat00067
). ≪ / RTI >

한편, 동시학습 (co-training)이란 데이터의 두 가지 시점을 사용하는 부분 교사 학습(semi-supervised learning)이다. 즉, 각 샘플은 인스턴스에 대해 서로 다른 두 개의 데이터 특징 집합을 가져야 한다. 이상적으로, 인스턴스의 두 특징 집합은 주어진 클래스에 대해 조건부 독립 수행이여야 한다. 본 발명에서 고려된 모델의 학습을 위한 동시학습 프레임워크는 다음과 같다.On the other hand, co-training is semi-supervised learning using two points of view of data. That is, each sample must have two different sets of data features for the instance. Ideally, the two feature sets of an instance must be conditional independent operations on a given class. The simultaneous learning framework for learning the model considered in the present invention is as follows.

1. 입력1. Input

특징 벡터 집합 (

Figure pat00068
), 인지 상태를 아는 사용자 집합 (
Figure pat00069
), 인지 상태를 모르는 사용자 집합 (
Figure pat00070
), 알고리즘의 반복을 제어하는 임계값(θ)Feature vector set (
Figure pat00068
), A set of users who know the recognition status (
Figure pat00069
), A set of users who do not know the state of perception
Figure pat00070
), A threshold value (?) For controlling repetition of the algorithm,

2. 출력2. Output

인트라 모델(RC)과 인터 모델(EC)The intra-model (RC) and inter-model (EC)

3. 학습 동작3. Learning behavior

Figure pat00071
Figure pat00071

이에 따르면, 각 인트라 모델(RC)과 인터 모델(EC)는 각 사용자(x)가 입력한 결과에 대해, 인지 상태를 모르는 사용자가 없게 되는 조건, 또는 학습을 위한 반복 횟수(i)가 미리 설정된 임계값(θ)과 같아지게 되는 조건 중, 하나라도 먼저 달성될 때까지 상기 학습 동작을 반복할 수 있다.According to this, each of the intra-model (RC) and the inter-model (EC) is configured such that a condition in which there is no user who does not know the perceived state or the number of iterations (i) The learning operation can be repeated until at least one of the conditions becomes equal to the threshold value [theta].

Ⅳ. IV. 인트라Intra 모델( Model( RCRC )과 )and 인터Inter 모델(EC)의 설명 Description of model (EC)

1. 인트라 모델(RC)1. Intramodel (RC)

인트라 모델(RC)는 사용자의 이전 특징 벡터 집합 (

Figure pat00072
)과 현재 특징 벡터 집합 (
Figure pat00073
)를 입력으로 하는 선형-연쇄 조건부 무작위장(linear-chain conditional random fields, 이하 선형-연쇄 CRFs)을 사용한다. 여기서, 선형-연쇄 CRFs는 시퀀셜 데이터를 다루기 위한 식별 비방향성 확률적 그래픽 모델(discriminative undirected probabilistic graphical model)이다. 은닉 마르코프 모델(hidden Markov)과 융합된 CRFs는 특징간의 독립 추정의 완화(relaxation)을 가능하게 한다. 또한, 최대 엔트로피 마르코프 모델에서 발생할 수 있는 레이블 바이어스(label bias) 문제를 피할 수 있다.The intra-model (RC) includes the user's previous feature vector set
Figure pat00072
) And the current feature vector set (
Figure pat00073
Linear-chain conditional random fields (hereafter referred to as linear-chain CRFs) whose input is the input signal. Here, linear-chained CRFs are discriminative undirected probabilistic graphical models for dealing with sequential data. CRFs fused with the hidden Markov model enable the relaxation of the independent estimation of features. Also, the label bias problem that can occur in the maximum entropy Markov model can be avoided.

도 4는 두 종류의 노드를 갖는 RC의 그래피컬 구조 G=(X,Y)를 보여준다. 노드

Figure pat00074
은 주어진 관측 시퀀스 노드 (
Figure pat00075
)로부터 추론돼야할 은닉 상태 값 (hidden state variable)을 의미한다. Yi∈Y는 인지 상태 레이블 c를 가지며 Yi -1과 Yi사이에 엣지를 갖는 체인 형태다. x에 대해서 확률 변수 Yi는 마르코프 성질(Markov property)을 다음과 같이 따른다:Fig. 4 shows the graphical structure G = (X, Y) of RC with two kinds of nodes. Node
Figure pat00074
A given observation sequence node (
Figure pat00075
(Hidden state variable) that should be deduced from the current state. Y i ∈Y is a chain type with a cognitive state label c and an edge between Y i -1 and Y i . For x the random variable Y i follows the Markov property as follows:

[수학식 12]&Quot; (12) "

Figure pat00076
Figure pat00076

여기서 i~j는 그래프 G에서 i와 j가 인접한다는 것을 의미한다.Here i to j mean that i and j are adjacent in the graph G.

관측 시퀀스 x로부터 주어진 특정 레이블 시퀀스 y의 확률은 다음과 같이 잠재 함수 (potential function)의 정규화된 곱 (normalized product)으로써 정의된다.The probability of a given label sequence y given from the observation sequence x is defined as a normalized product of the potential function as follows.

[수학식 13]&Quot; (13) "

Figure pat00077
Figure pat00077

여기서

Figure pat00078
는 전체 관측 시퀀스와 위치 i와 i-1에서의 레이블의 쌍 함수(pairwise function);
Figure pat00079
Figure pat00080
에서의 레이블과 관측 시퀀스의 데이터 함수 (data function); λk와 μk는 학습데이터로부터 추정되는 상수 파라미터다.here
Figure pat00078
Is a pairwise function of the entire observation sequence and the label at positions i and i-1;
Figure pat00079
The
Figure pat00080
The data function of the label and observational sequence at; λ k and μ k are constant parameters estimated from the training data.

Figure pat00081
로 치환하여 위의 식을 다음과 같이 변환할 수 있다.
Figure pat00081
, The above equation can be transformed as follows.

[수학식 14]&Quot; (14) "

Figure pat00082
Figure pat00082

여기서 Z(x)는 정규화 요소 (normalized factor)를 의미한다. 위의 식은 Yi에 대해 각 가능한 값의 우도를 부분적으로 결정하는 입력 시퀀스의 측정으로 여길 수 있다. 모델은 각 특징에 가중치를 할당하고 융합하여

Figure pat00083
에 대한 확실한 값의 확률을 결정한다. Where Z (x) denotes a normalized factor. The above equation can be regarded as a measure of the input sequence that partially determines the likelihood of each possible value for Y i . The model assigns weights to each feature and fuses
Figure pat00083
Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI >

주어진 학습 데이터의

Figure pat00084
시퀀스 (
Figure pat00085
)로부터, 파라미터
Figure pat00086
의 학습은 최대 우도 학습법 (maximum likelihood learning)
Figure pat00087
를 통해 수행되며, 기울기 하강 (gradient descent)를 통해 풀린다.Of the given learning data
Figure pat00084
sequence (
Figure pat00085
),
Figure pat00086
Learning is the maximum likelihood learning method.
Figure pat00087
, And is solved through a gradient descent.

[수학식 15]&Quot; (15) "

Figure pat00088
Figure pat00088

2. 인터 모델(EC)2. Intermodel (EC)

한편, 인터 모델(EC)는 사용자의 인지 상태를 추론하기 위해 사용자의 플레이 특징 데이터와 사용자와 유사한 인구학적 데이터를 갖고 있으며

Figure pat00089
에 속하는 다른 사용자의 플레이 특징 데이터를 사용한다. 도 5는 인터 모델(EC)의 모델을 보여준다. 인터 모델(EC)는 입력 생성부분과 인공 신경망 (Artificial nueral network, 이하 ANN)으로 나뉘며,
Figure pat00090
는 사용자
Figure pat00091
의 각 인지능력 측정 콘텐츠에서 추출된 특징 벡터;
Figure pat00092
는 사용자
Figure pat00093
의 인구학적 데이터 (나이(
Figure pat00094
), 교육 수준
Figure pat00095
년, 성별 (
Figure pat00096
));
Figure pat00097
는 사용자
Figure pat00098
의 인지 상태 레이블;
Figure pat00099
는 추론돼야할 사용자;
Figure pat00100
은 특징 사이의 비유사도 함수 (본 발명에서는
Figure pat00101
norm을 사용한다);
Figure pat00102
는 인구학적 데이터 사이의 비유사도 함수 (본 발명에서는
Figure pat00103
norm을 사용한다)를 의미한다. On the other hand, the inter-model (EC) has user's play feature data and demographic data similar to the user in order to infer the perceived state of the user
Figure pat00089
The play characteristic data of the other user belonging to the play function is used. Figure 5 shows a model of the intermodel (EC). The inter-model (EC) is divided into an input generation part and an artificial neural network (ANN)
Figure pat00090
User
Figure pat00091
A feature vector extracted from each cognitive capability measurement content of the feature vector;
Figure pat00092
User
Figure pat00093
Demographic data (age (
Figure pat00094
), Education level
Figure pat00095
Year, gender (
Figure pat00096
));
Figure pat00097
User
Figure pat00098
The cognitive status label of;
Figure pat00099
The user to be inferred;
Figure pat00100
Is a non-linear function between features
Figure pat00101
norm);
Figure pat00102
Is a non-linear function between demographic data
Figure pat00103
norm is used).

입력을 생성하기 위해 먼저 인지상태 레이블을 가지고 있는 5명 (

Figure pat00104
)을 G1으로부터 임의로 선택한다.
Figure pat00105
에 속하는 다섯 사용자의 데이터는 추론되어야 할 사용자와 짝이 되어 사용된다. 이 때,
Figure pat00106
에 속하는 사용자는
Figure pat00107
를 만족하는 사용자 u만 속하며
Figure pat00108
로 설정될 때 최적의 성능을 보여준다. ANN의 입력은
Figure pat00109
Figure pat00110
사이의 각 특징
Figure pat00111
간의
Figure pat00112
Figure pat00113
를 사용한다.In order to generate the input, five persons
Figure pat00104
) Is arbitrarily selected from G1.
Figure pat00105
The data of the five users belonging to the group are used in combination with the user to be inferred. At this time,
Figure pat00106
Users belonging to
Figure pat00107
Belongs only to user u satisfying
Figure pat00108
, It shows the best performance. The input of ANN is
Figure pat00109
Wow
Figure pat00110
Each feature between
Figure pat00111
Liver
Figure pat00112
and
Figure pat00113
Lt; / RTI >

[수학식 16]&Quot; (16) "

Figure pat00114
Figure pat00114

Figure pat00115
Figure pat00115

즉 30차원의 벡터가 입력으로 사용된다.That is, a vector of 30 dimensions is used as input.

본 발명에서는 유사한 인구학적 데이터에 속하는 사용자 중 다양한 입력 경우의 수를 고려하여 ANN을 학습하기 위해 위의 과정을 5번 반복하여 입력을 생성한다. 다시 말해서, 하나의 x에 대해서 총 5개의 입력이 발생하게 된다. 이 때, 5번의 각

Figure pat00116
중 최소한 3명의 사용자는 나머지
Figure pat00117
과 겹치지 않는 사용자가 선택되어야 더욱 다양한 입력을 생성할 수 있다. In the present invention, the input is generated by repeating the above process five times in order to learn the ANN considering the number of input cases among users belonging to similar demographic data. In other words, a total of five inputs are generated for one x. At this time,
Figure pat00116
At least three of the users
Figure pat00117
A non-overlapping user must be selected to generate more variety of inputs.

본 발명의 ANN 모델은 100 개의 은닉 유닛을 갖는 역전파 신경망(back propagation neural network)를 사용한다. 은닉 레이어에 대해서, 시그모이드 함수

Figure pat00118
가 사용된다.The ANN model of the present invention uses a back propagation neural network with 100 hidden units. For the hidden layer, the sigmoid function
Figure pat00118
Is used.

추론단계에서는 학습단계와 마찬가지로 x에 대해서

Figure pat00119
을 5번 생성하고 분류하여 5번 중 가장 높은 평균 질량 함수 (인지상태 레이블에 대한)값을 갖는 인지상태를 최종 x의 인지상태로 판단한다.In the inference phase, as in the learning phase,
Figure pat00119
Is generated and classified 5 times, and the recognition state having the highest average mass function (for the recognition state label) among the 5 is judged as the recognition state of the final x.

Ⅴ. 최종 뇌 질환(인지장애, 치매) 검출 및 예측Ⅴ. Detection and prediction of the final brain disease (cognitive disorder, dementia)

사용자의 최종 인지장애·치매 검출 및 예측을 수행하기 위해 인트라 모델(RC)와 인터 모델(EC)를 각각 관련된 입력에 적용하고 두 모델을 통해 생성된 두 확률 점수 벡터(

Figure pat00120
Figure pat00121
)의 외적을 통해 최종 인지상태를 판단한다.In order to perform the detection and prediction of the final cognitive impairment and dementia of the user, an intra-model (RC) and an inter-model (EC) are applied to the respective inputs, and two probability score vectors
Figure pat00120
Wow
Figure pat00121
) To determine the final perceived state.

[수학식 17]&Quot; (17) "

Figure pat00122
Figure pat00122

이와 같이, 본 발명에 따른 뇌 질환 검출 및 예측 시스템(10)은 제어부(400)를 통해 최종 인지상태 c(x)를 도출함으로써, 각 사용자의 뇌 질환을 검출 및 예측하는 것이 가능하게 된다.As described above, the brain disease detection and prediction system 10 according to the present invention can detect and predict brain diseases of each user by deriving the final cognitive state c (x) through the controller 400.

또한, 이를 통하면, 인지력 측정 콘텐츠와 해당 콘텐츠로부터 측정된 로그 데이터기반 기계학습 모델을 사용해 사용자의 인지장애·치매를 검출 및 예측함으로써, 이러한 검사 방식들이 갖는 주관성 또는 데이터 관리의 문제점을 해결할 수 있고, 기존 방식들에 비해 비용을 낮출 수 있다.In addition, by detecting and predicting the cognitive impairment and dementia of a user using the cognitive-strength measurement contents and the log-based machine learning model measured from the contents, problems of subjectivity or data management of these inspection methods can be solved , It can lower the cost compared to existing methods.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 본 발명에 따른 뇌 질환 검출 및 예측 시스템 및 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.It is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be modified and changed without departing from the scope of the present invention. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims.

10; 뇌 질환 검출 및 예측 시스템 100; 디스플레이
200; 입력부 300; 저장부
400; 제어부
10; Brain disease detection and prediction system 100; display
200; An input unit 300; The storage unit
400; The control unit

Claims (16)

사용자의 인지력을 기반으로 인지장애 및 치매를 포함하는 뇌 질환을 검출 및 예측하는 방법에 있어서,
입력부를 통해 기억력, 주의력, 계산력, 언어력 및 지각력과 관련된 문항에 대해 사용자의 응답을 획득하는 단계;
상기 사용자의 응답으로부터 제어부가 기억력, 주의력, 계산력, 언어력, 지각력과 관련된 데이터를 추출하는 단계;
상기 제어부가 상기 추출된 데이터에서 사용자의 인지력과 관련된 특징 데이터 추출하는 단계;
상기 제어부가 상기 특징 데이터를 사용하는 뇌 질환 검출 및 예측 모델을 학습하는 단계; 및
상기 제어부가 상기 학습된 뇌 질환 검출 및 예측 모델로부터 사용자의 인지 상태를 추론하는 단계를 포함하는 뇌 질환 검출 및 예측 방법.
A method for detecting and predicting brain diseases including cognitive disorders and dementia based on a user's cognitive ability,
Obtaining a user's response to questions related to memory, attention, computation, linguistic and perceptual ability through an input unit;
Extracting data related to memory, attention, computation power, linguistic ability, and perception ability from the user's response;
Extracting feature data related to a cognitive power of the user from the extracted data;
Learning the brain disease detection and prediction model using the feature data; And
And the control unit deducing the perceived state of the user from the learned brain disease detection and prediction model.
제 1 항에 있어서,
상기 뇌 질환 검출 및 예측 모델은 해당 사용자의 과거와 현재의 플레이 특징 데이터와 인지상태를 입력으로 사용하는 인트라 모델과 사용자와 유사한 인구학적 데이터를 갖는 사용자 군집의 플레이 데이터를 사용하는 인터 모델을 포함하는 뇌 질환 및 예측 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the brain disease detection and prediction model includes an intra model that uses past and current play feature data and perceptual state of the user as inputs and an inter-model that uses play data of a user community with demographic data similar to the user Brain diseases and prediction methods.
제 2 항에 있어서,
상기 인트라 모델 및 인터 모델은 사용자의 인지 상태 클래스에 관한 확률로, 각각 사용자가 인지상태 정상, 인지장애, 치매에 속할 확률을 포함하도록 구성되는 뇌 질환 검출 및 예측 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the intra-model and the inter-model are configured to include probabilities of a user's cognitive state class, each of the cognitive state normal, cognitive disorder, and dementia probability.
제 2 항에 있어서,
상기 뇌 질환 검출 및 예측 모델을 학습하는 단계는 상기 인트라 모델 및 인터 모델의 부분 교사 학습을 통해 동시 학습을 진행하는 뇌 질환 검출 및 예측 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein learning of the brain disease detection and prediction model includes simultaneous learning through partial teacher learning of the intra-model and inter-model.
제 2 항에 있어서,
상기 인트라 모델은 사용자의 이전 특징 벡터 집합과 현재 특징 벡터 집합 을 입력으로 하는 선형-연쇄 조건부 무작위장을 사용하여 구성되는 뇌 질환 검출 및 예측 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the intra-model is constructed using a linear-chain conditional random field in which a user's previous feature vector set and a current feature vector set are input.
제 2 항에 있어서,
상기 인터 모델은 입력 생성부분과 인공 신경망으로 구성되는 뇌 질환 검출 및 예측 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the inter-model comprises an input generating part and an artificial neural network.
제 2 항에 있어서,
상기 인트라 모델과 인터 모델을 통해 생성된 확률 점수 벡터를 외적하여 인지 상태를 판단하는 뇌 질환 검출 및 예측 방법.
3. The method of claim 2,
And a probability score vector generated through the intra-model and the inter-model is externally determined to determine a cognitive state.
제 1 항에 있어서,
상기 뇌 질환 검출 및 예측 모델을 학습하는 단계는 사용자가 입력한 결과에 대해, 인지 상태를 모르는 사용자가 없게 되는 조건, 또는 학습을 위한 반복 횟수가 미리 설정된 임계값과 같아지게 되는 조건 중, 하나라도 먼저 달성될 때까지 반복되는 뇌 질환 검출 및 예측 방법.
The method according to claim 1,
The learning of the brain disease detection and prediction model may include a step of learning whether or not a condition in which there is no user who does not know the perceived state or a condition in which the number of iterations for learning becomes equal to a predetermined threshold value, A method for detecting and predicting repeated brain diseases until first achieved.
사용자의 인지력을 기반으로 인지장애 및 치매를 포함하는 뇌 질환을 검출 및 예측하는 시스템에 있어서,
기억력, 주의력, 계산력, 언어력 및 지각력과 관련된 문항을 사용자에게 제시하는 디스플레이;
기억력, 주의력, 계산력, 언어력 및 지각력과 관련된 문항에 대해 사용자의 응답을 입력하는 입력부;
상기 사용자의 응답으로부터 기억력, 주의력, 계산력, 언어력, 지각력과 관련된 데이터를 추출하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 추출된 데이터에서 사용자의 인지력과 관련된 특징 데이터 추출하고, 상기 특징 데이터를 사용하는 뇌 질환 검출 및 예측 모델을 학습하며, 상기 학습된 뇌 질환 검출 및 예측 모델로부터 사용자의 인지 상태를 추론하는 뇌 질환 검출 및 예측 시스템.
1. A system for detecting and predicting brain diseases, including cognitive disorders and dementia, based on cognitive abilities of a user,
A display that presents the user with questions related to memory, attention, compute power, linguistic ability and perception;
An input unit for inputting a user's response to questions related to memory, attention, calculation, linguistic ability, and perception;
And a controller for extracting data related to memory, attention, calculation, language, and perception from the user's response,
Wherein the controller extracts feature data related to a cognitive power of the user from the extracted data, learns brain disease detection and prediction models using the feature data, and inferences the user's perception state from the learned brain disease detection and prediction model A brain disease detection and prediction system.
제 9 항에 있어서,
상기 뇌 질환 검출 및 예측 모델은 해당 사용자의 과거와 현재의 플레이 특징 데이터와 인지상태를 입력으로 사용하는 인트라 모델과 사용자와 유사한 인구학적 데이터를 갖는 사용자 군집의 플레이 데이터를 사용하는 인터 모델을 포함하는 뇌 질환 및 예측 시스템.
10. The method of claim 9,
Wherein the brain disease detection and prediction model includes an intra model that uses past and current play feature data and perceptual state of the user as inputs and an inter-model that uses play data of a user community with demographic data similar to the user Brain diseases and prediction systems.
제 10 항에 있어서,
상기 인트라 모델 및 인터 모델은 사용자의 인지 상태 클래스에 관한 확률로, 각각 사용자가 인지상태 정상, 인지장애, 치매에 속할 확률을 포함하도록 구성되는 뇌 질환 검출 및 예측 시스템.
11. The method of claim 10,
Wherein the intra-model and the inter-model are configured to include probabilities of a user's cognitive state class, each of the cognitive state normal, cognitive disorder, and dementia.
제 10 항에 있어서,
상기 뇌 질환 검출 및 예측 모델을 학습하는 것은 상기 인트라 모델 및 인터 모델의 부분 교사 학습을 통해 동시 학습을 진행하는 뇌 질환 검출 및 예측 시스템.
11. The method of claim 10,
The brain disease detection and prediction system learns the brain disease detection and prediction model by performing simultaneous learning through partial teacher learning of the intra-model and inter-model.
제 10 항에 있어서,
상기 인트라 모델은 사용자의 이전 특징 벡터 집합과 현재 특징 벡터 집합 을 입력으로 하는 선형-연쇄 조건부 무작위장을 사용하여 구성되는 뇌 질환 검출 및 예측 시스템.
11. The method of claim 10,
Wherein the intra-model is constructed using a linear-chain conditional random field that receives a user's previous feature vector set and a current feature vector set as inputs.
제 10 항에 있어서,
상기 인터 모델은 입력 생성부분과 인공 신경망으로 구성되는 뇌 질환 검출 및 예측 시스템.
11. The method of claim 10,
Wherein the inter-model comprises an input generating part and an artificial neural network.
제 10 항에 있어서,
상기 인트라 모델과 인터 모델을 통해 생성된 확률 점수 벡터를 외적하여 인지 상태를 판단하는 뇌 질환 검출 및 예측 시스템.
11. The method of claim 10,
A brain disease detection and prediction system for determining a perception state by externalizing a probability score vector generated through the intra-model and the inter-model.
제 9 항에 있어서,
상기 뇌 질환 검출 및 예측 모델을 학습하는 것은 사용자가 입력한 결과에 대해, 인지 상태를 모르는 사용자가 없게 되는 조건, 또는 학습을 위한 반복 횟수가 미리 설정된 임계값과 같아지게 되는 조건 중, 하나라도 먼저 달성될 때까지 반복되는 뇌 질환 검출 및 예측 시스템.
10. The method of claim 9,
The learning of the brain disease detection and prediction model is performed by learning a condition in which there is no user who does not know the recognition state or a condition in which the number of iterations for learning becomes equal to a predetermined threshold value Repeated brain disease detection and prediction system until achieved.
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