Decoding brain signals can not only reveal Metaverse users' expectations but also early detect error-related behaviors such as stress, drowsiness, and motion sickness. For that, this article proposes a pioneering framework using wireless/over-the-air Brain-Computer Interface (BCI) to assist creation of virtual avatars as human representation in the Metaverse. Specifically, to eliminate the computational burden for Metaverse users' devices, we leverage Wireless Edge Servers (WES) that are popular in 5G architecture and therein URLLC, enhanced broadband features to obtain and process the brain activities, i.e., electroencephalography (EEG) signals (via uplink wireless channels). As a result, the WES can learn human behaviors, adapt system configurations, and allocate radio resources to create individualized settings and enhance user experiences. Despite the potential of BCI, the inherent noisy/fading wireless channels and the uncertainty in Metaverse users' demands and behaviors make the related resource allocation and learning/classification problems particularly challenging. We formulate the joint learning and resource allocation problem as a Quality-of-Experience (QoE) maximization problem that takes into the latency, brain classification accuracy, and resources of the system. To tackle this mixed integer programming problem, we then propose two novel algorithms that are (i) a hybrid learning algorithm to maximize the user QoE and (ii) a meta-learning algorithm to exploit the neurodiversity of the brain signals among multiple Metaverse users. The extensive experiment results with different BCI datasets show that our proposed algorithms can not only provide low delay for virtual reality (VR) applications but also can achieve high classification accuracy for the collected brain signals.


翻译:本文提出了一种开创性的框架,使用无线/无线接口脑机接口(BCI)辅助在元宇宙中创建人物角色。具体来说,为了消除元宇宙用户设备的计算负担,我们利用在5G架构中和其中URLLC和增强宽带功能中广泛使用的无线边缘服务器(WES)来获取和处理脑活动,即脑电图(EEG)信号(通过上行无线信道)。结果,WES可以学习人类行为,适应系统配置,并分配无线资源以创建个性化设置,并提高用户体验。尽管BCI有潜力,但天然的噪声/衰落无线通道以及存在于元宇宙用户需求和行为中的不确定性使得相关的资源分配和学习/分类问题尤其具有挑战性。我们将联合学习和资源分配问题公式化为一个最大化质量体验(QoE)的问题,考虑到延迟、脑分类准确性和系统资源。为了解决这个混合整数编程问题,我们提出了两种新颖的算法,一个是混合学习算法,以最大化用户QoE,另一个是元学习算法,以利用多个元宇宙用户之间脑信号的神经多样性。不同BCI数据集的广泛实验结果显示,我们提出的算法不仅可以为虚拟现实(VR)应用程序提供低延迟,而且可以实现对收集到的脑信号的高分类精度。

0
下载
关闭预览

相关内容

北约防务学院:元宇宙对安全与情报的影响
专知会员服务
34+阅读 · 2022年7月2日
【元宇宙】“The State Of The Metaverse”26页报告
专知会员服务
43+阅读 · 2022年5月25日
【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
117+阅读 · 2022年4月21日
Into the Metaverse,93页ppt介绍元宇宙概念、应用、趋势
专知会员服务
47+阅读 · 2022年2月19日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
通过Docker安装谷歌足球游戏环境
CreateAMind
11+阅读 · 2019年7月7日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
AI界的State of the Art都在这里了
机器之心
12+阅读 · 2018年12月10日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月8日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月8日
Arxiv
31+阅读 · 2022年2月15日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
通过Docker安装谷歌足球游戏环境
CreateAMind
11+阅读 · 2019年7月7日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
AI界的State of the Art都在这里了
机器之心
12+阅读 · 2018年12月10日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员