نماذج الحوسبة الخزانية لمراقبة كهروغراف القلب القابلة للتكييف مع المريض في الأجهزة القابلة للارتداء

يُستخدم نموذج الحوسبة الخزان (reservoir computing) لتصنيف تشوهات ضربات القلب بشكل فوري بناءً على إشارات الكهروضوئية للقلب (ECG). مستوحى من مبادئ معالجة المعلومات في الدماغ، يوفر نموذج الحوسبة الخزان إطارًا لتصميم وتدريب وتحليل الشبكات العصبية المتكررة (RNNs) لمعالجة المعلومات ذات الصلة بالزمن. بفضل كفاءته الحاسوبية وحقيقة أن التدريب يعادل الانحدار الخطي البسيط، تم اعتبار هذا الخوارزمية التعليم المشرف عليها استراتيجية لتنفيذ الحسابات المفيدة ليس فقط على أجهزة الكمبيوتر الرقمية ولكن أيضًا على منصات الأجهزة غير التقليدية الناشئة مثل الشرائح الدقيقة العصبية (neuromorphic microchips). هنا، يتم استغلال هذا الإطار التعليم المستوحى من البيولوجيا لتطوير نموذج متكيف مع المريض بدقة يمكن دمجه في أجهزة مراقبة الأحداث القلبية القابلة للارتداء. تم تدريب واختبار النموذج المقترح والمخصص للمريض باستخدام تسجيلات ECG مختارة من قاعدة بيانات MIT-BIH للارitmيا. تم استخدام معايير شاملة مشددة لإجراء الدراسة فقط على إشارات ECG التي تتضمن، على الأقل، فئتين من ضربات القلب بمعدلات ظهور غير متوازنة بشكل كبير. أظهرت نتائج المحاكاة الواسعة أن هذا النموذج يقدم تصنيفًا دقيقًا ومكلفًا قليلًا وسريعًا لمخصص ضربات القلب للمريض، كما أنه يتجنب مشكلة "الفئات غير المتوازنة" عند تدريب أوزان الإخراج باستخدام الانحدار الجانبي الموزون (weighted ridge-regression).