Детектор уровня стресса от команды Overrated

Детектор уровня стресса основан на анализе сигналов фотоплетизмограммы и пьезоплетизмограммы с использованием технологий искусственного интеллекта.

На картинке ниже изображен один из результатов анализа сигналов фотоплетизмограммы и пьезоплетизмограммы.
Введены следующие обозначения: 0 - слабый стресс. 1 - умеренный стресс. 2 - сильный стресс.

Установка

• pip install -U overrated-ld-stress-detector

Пример использования

import pandas as pd
from overrated_ld_stress_detector.ml import pretrained_model # импорт разработанного решения предсказания
from overrated_ld_stress_detector.visualization import utils  # импорт разработанного решения визуализации

df = pd.read_csv('C:/Data/dataset_test.csv',  # путь до данных, которые необходимо проанализировать
                 index_col=0, # Загрузка данных из Excel
                 sep=';')

model = pretrained_model.get_model(model_type='catboost') # Загрузка модели. Доступные модели: 'catboost' и 'cnn'
df = df.drop("Class_label",
             axis=1)
result = model.predict(df) # Получение результатов анализа.

df['Class_label'] = result
df.to_csv('C:/Data/Overrated.csv',
          sep=';')

utils.visualize_data(df,
                     user_id='dff4a3a1-3d58-4072-a903-e5b38e2c541f',
                     test_id=3,
                     presentation_id=1,
                     result=result) # визуализация результатов для некоторого пользователя

Используемое решение

• Для исходных данных проводится спектральный и статистический анализ для выделения характерных особенностей сигналов с соответствующим им уровнем стресса.
• На обработанных данных обучены модели машинного обучения, в частности, нейронный сети и градиентный бустинг с последующим блендингом в единый алгоритм определения уровня стресса.
• Для последующей оценки полученных предсказаний, разработанный пакет включает в себя модуль по визуализации исходных сигналов с определенными в процессе классификации уровнями стресса. Это в совокупности представляет собой систему поддержки принятия решений.

Уникальность:

• Разработанный python package является уникальным решением в сфере детектирования уровня стресса, он может быть установлен на любой компьютер с поддержкой python 3 и использован локально, без рисков связанных с возможной утечкой данных.

Стек используемых технологий:

python3, pypi, git, github - инструменты разработки
pytorch, pytorch-lightning, catboost, scikit-learn, scipy - фреймворки машинного обучения
wandb - логирование
plotly, seaborn - инструменты визуализации

Сравнение моделей

• В качестве устойчивого классификационного решения был выбран ансамбль из 5 моделей градиентного бустинга, с временем инференса 93.4 мс, так как он решает задачу с высокой (более 70% на отложенной выборке) точностью.
• В качестве нейронной сети была реализована сверточная нейронная сеть с двумя головами.

Проводимые исследования

• research/catboost.ipynb - исследования с моделями градиентного бустинга
• research/signal_eda.ipynb и research/spec_eda.ipynb - спектральный и частотный анализ исходных сигналов

Разработчики

Имя	Роль	Контакт
Суржиков Александр	Data Scientist	https://t.me/mansasha
---	---	---
Кочетков Максим	Data Scientist	https://t.me/mahhets
---	---	---
Ванданов Сергей	Data Scientist	-
---	---	---
Андрей Стебеньков	Data Scientist	-