I nte rna t io na l J o urna l o f   Adv a nces in Applie d Science s   ( I J AAS)   Vo l .   1 5 ,   No . 1 Ma r ch   20 26 ,   p p 19 7 ~ 20 7   I SS N:  2252 - 8 8 1 4 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijaas . v15. i 1 . pp 19 7 - 20 7        197       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij a a s . ia esco r e. co m   Im pro v ed seizure  det ec tion usin g  o ptimized  t ime  seq uence  ba sed deep l ea rni ng  f ra mewo rk       P us pa nja li M a llik 1, 2 ,   Aj it   K um a Na y a k 3 ,   Sa t y a pra ka s h Swa in 4   1 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   I TER ,   S O A   D e e m e d   t o   b e   U n i v e r s i t y ,   O d i sh a ,   I n d i a   2 S h a i l a b a l a   W o me n s Au t o n o m o u s   C o l l e g e ,   C u t t a c k I n d i a   3 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   I n f o r ma t i o n   T e c h n o l o g y ,   I TER ,   S O A   D e e me d   t o   b e   U n i v e r s i t y ,   B h u b a n e sw a r ,   I n d i a   4 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   I n st i t u t e   o f   M a n a g e me n t   a n d   I n f o r mat i o n   Te c h n o l o g y   ( I M I T) ,   C u t t a c k ,   B P U T ,   O d i s h a ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   7 ,   2 0 2 5   R ev is ed   No v   1 8 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   J an   1 ,   2 0 2 6       Ep il e p s y   d ise a se   o rig i n a tes   d u e   t o   t h e   p re se n c e   o d iso r d e re d   n e u ro n s ,   a n d   e p il e p sy   d e tec ti o n   sta n d a a   c h a ll e n g in g   tas k   f o n e u ro l o g ists Wi th   re c e n a d v a n c e s,  e lec tro e n c e p h a lo g ra p h y   ( EEG ) - b a se d   a n a ly sis  is  i n c re a sin g ly   su p p o rted   b y   d e e p   lea rn i n g   a n d   m e tah e u risti c   o p ti m iza ti o n   a p p r o a c h e in   o rd e to   imp r o v e   t h e   te st  re su lt s Th is  e x p e rime n u se s   c o n v o l u ti o n a l   n e u ra n e tw o rk   (CNN m o d e h y b rid ize d   with   b i d irec ti o n a l   lo n g   sh o rt - term   m e m o ry   (BiL S TM ) CNN   lev e ra g e th e   wo rk   with   im p ro v e d   fe a tu re   e x trac ti o n   c u m   c las sifica ti o n   s u p p o rts ,   a n d   BiL S T M   k e e p th e   ti m e   se q u e n c e   o d a ta  in   b o t h   th e   f o r wa rd   a n d   b a c k wa rd   d irec ti o n   f o r   imp ro v i n g   sig n a l   m a p p i n g   p u r p o se s T o   re d u c e   th e   c o m p u tatio n a o v e r h e a d   a n d   imp ro v e   e x e c u ti o n   a c c u ra c y ,   a   h y b ri d   o p t imiz a ti o n   a lg o rit h m   c a ll e d   se c re tary   b ird   o p ti m iza ti o n   a l g o r it h m   ( S BOA is  u se d   to   fin e - tu n e   t h e   e x e c u ti o n Ke y   c las sifica ti o n   p a r a m e ters   su c h   a a c c u ra c y ,   se n siti v it y ,   a n d   sp e c ifi c it y   re flec t h e   m o d e l’s  s tro n g   p re d icti v e   c a p a b il it y ,   wit h   a c c u ra c y   re a c h in g   u p   t o   9 8 . 4 9 % T h e   p r o p o se d   m e th o d   d e m o n stra tes   th e   p o ten ti a fo r   h ig h - p e rfo rm a n c e   EE G - b a se d   se i z u re   d e tec ti o n ,   p a v in g   th e   wa y   fo fu tu r e   in teg ra ti o n   wit h   e d g e   c o m p u ti n g   d e v ice to   su p p o rt  re m o te  c li n ica l   d iag n o stics   a n d   c o n ti n u o u s m o n it o rin g   i n   re a l - wo rld   h e a lt h c a re   a p p li c a ti o n s.   K ey w o r d s :   B iLST M   C o n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k   E lectr o en ce p h al o g r am   Me tah eu r is tic  o p tim izatio n   Secr etar y   b ir d   o p tim izatio n   alg o r ith m   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Saty ap r ak ash   Swain   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   Scie n ce   an d   E n g in ee r in g   I n s titu te  o f   Ma n ag e m en t a n d   I n f o r m atio n   T ec h n o lo g y   ( I M I T ) ,   C u ttack ,   B PUT   Od is h a,   C u ttack ,   I n d ia   E m ail:  s aty aim it@ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O   As  ep ilep s y   is   life - d is tr ess in g   d is ea s e,   th m o s ad v is ab le  s tep   is   to   d etec th p r esen ce   o f   s eizu r s ig n als  in   o r d er   to   p r o v id clin ical  s u g g esti o n s   to   s av e   th li v es   o f   t h n eu r o - d is o r d e r   p a tien ts .   Pre s en tly ,   co n v o l u tio n al  n eu r al  n etwo r k   ( C NN)   is   co n s id er ed   as  th ad v an ce d   class if icatio n   tech n i q u in   th f ield   o f   ep ilep s y   d etec tio n ,   wh ic h   co n s is ts   o f   o n in p u la y er ,   o n e   o u tp u la y er ,   an d   m o r th an   o n co n v o l u tio n al   lay er ,   wh er th e   in p u t   lay er   is   co n n e cted   with   t h f i r s co n v o lu tio n al  lay e r   an d   th e   o u tp u t   lay er   is   c o n n ec te d   to   th last   co n v o l u tio n al  la y er   [ 1 ] T h is   C NN  co m p r is es  m illi o n s   o f   n e u r o n s ,   an d   ea ch   n eu r o n   is   m ath em atica lly   ex p r ess ed   as:  = (  + ) ,   y   is   th o u tp u p ar a m eter ,   x   is   th e   in p u t   p ar am ete r ,   W   is   th weig h m atr i x ,   b   is   th e   b ias  v alu e ,   an d   f   is   th ac tiv a tio n   f u n ctio n   [ 2 ] Als o ,   m etah eu r is tic  alg o r ith m s   ar em er g in g   as  th m o s p o wer f u an d   p o p u lar ly   u s ed   a lg o r ith m s ,   wh ich   ar in teg r ated   with   m ac h in e   lear n in g   alg o r ith m s   [ 3 ] T h e r ar d i f f er en t   ty p es  o f   m e tah eu r is tic  alg o r ith m s ,   s u ch   as  n atu r e - in s p ir ed ,     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I SS N :   2252 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l 1 5 ,   No 1 ,   Ma r c h   2 0 2 6 197 - 2 0 7   198   b io - in s p ir ed ,   s war m - in s p ir e d ,   an d   tr ajec to r y - b ased   alg o r it h m s   [ 4 ] T h er a r d if f er en ty p es  o f   n eu r al  d is o r d er s   an d   Par k in s o n s   d is ea s is   o n am o n g   t h em   ch a r ac ter ized   b y   s h o win g   s lo m o v em en t,   p o s tu r al   in s tab ilit y ,   r ig id it y   r ef lectin g   t h d e g en er ativ e   co n d itio n   o f   t h b r ain Alth o u g h   t h tr ea tm e n o f   th is   d is ea s is   tim s p an   f ac to r ,   s till   th en   t h p er f ec an aly s is   o f   th d is ea s will  b co n s id er ed   as  co r p ar o f   clin ical   p r o ce d u r es T ill  y et,   th elec t r o en ce p h alo g r a p h y   ( EEG )   test   an d   m a g n etic  r eso n an ce   im ag in g   ( MRI )   o f   th e   s ca lp   ar u s ef u to   d ia g n o s e   th s y m p to m s   o f   Par k in s o n s   d is ea s e I r eq u ir es  th co r r ec s eizu r s ig n al   an aly s is ,   an d   p r ef e r ab ly ,   th b est  an aly s is   is   p er f o r m ed   with   d ee p   lear n i n g   alg o r ith m s   lik e   s u b - b an d   an aly s is   with   g ated   r ec u r r en u n it  ( GR U)   [ 5 ]   an d   m u ltis ca le  C NN  [ 6 ] So m etim es,  th er e   ar e   also   th p o s s ib ilit ies  o f   ar tifa cts  in ter m ix ed   wit h   th s ig n als ,   d u e   to   wh ich   th e   co r r e ct  s eizu r p r e d ictio n   a n d   d etec tio n   b ec o m to u g h ,   an d   th p er f o r m an ce   ac c u r ac y   b ec o m es  lo wer I n   th is   ca s e,   t h d ee p   lear n in g   m o d els  m u s b in teg r ated   with   lear n ab le  ca p ac ity ,   a n d   th m o d el  is   ca lled   lear n ab le  an d   e x p lain ab le  wav elet  n e u r al  n et wo r k   [ 7 ] ,   [ 8 ] W h en   th E E s ig n al  is   r ec o r d ed ,   i ap p ea r s   ir r e g u lar   a n d   non - s m o o th   f o r   w h ic h   it  b ec o m es  d if f icu lt  to   m e asu r s eizu r f r eq u en c y   [ 9 ] lig h t weig h t c o n v o lu tio n   tr an s f o r m er   ( L C T )   is   p r o p o s ed   [ 1 0 ]   f o r   cr o s s - p atien t seizu r e   d ete ctio n ,   wh ich   p r o d u ce s   s m o o th n ess   in   s eizu r s ig n als   Dep r ess io n   is   s p ec ial  ca s o f   s eizu r e   s y m p t o m   th at   m ay   h ap p en   d u e   to   p er s o n al   p r o b l em s ,   an d   d ee p   d ep r ess io n   af f ec ts   th f r ee   th in k in g   o f   p e r s o n T h u s ef u to o ls   em p lo y ed   f o r   d ep r ess io n   d etec tio n   ar e   an   en co d er   f o r   d ata  co m p r ess io n ,   lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( L STM )   f o r   ex p r ess in g   th t em p o r al  v ib r atio n s     o f   th r ec o r d ed   s ig n al ,   a n d   an   atten tio n   m ec h a n is m   to   in tr o d u ce   p ar allelis m   am o n g   th co m p r ess ed   in f o r m atio n   [ 1 1 ] B u if   th s ig n al  is   co m p lex   an d   n o is y   in   n atu r e ,   th en   t h R iem an n ian   s p ec tr a l     clu s ter in g   [ 1 2 ]   m et h o d   is   f o llo wed   to   id e n tify   t h o u tlier s   [ 1 3 ] T h er a r s o m s p ec ial  c ases   wh er d ataset   p r iv ac y   is   m ai n tain ed   [ 1 4 ]   alo n g   with   s eizu r e   d etec tio n   f r o m   th p r iv ac y   p o in t   o f   v iew  o f   p atien in f o r m atio n So m ty p ical  n e u r al  n etwo r k s   ar d ev is ed   f o r   s p ec if ic  d i s ea s e s ,   lik Alzh eim er s   d is ea s d etec tio n   [ 1 5 ]   p er f o r m ed   with   Ad az d - Net  [ 1 6 ]   a n d   an   au t o m ate d   d ee p   n eu r al  n etwo r k   [ 1 7 ]   m o d el W an g   et  a l.   [ 1 8 ]   p r o p o s ed   h y b r id   m o d el  u s in g   s u p p o r v ec to r   m ac h in ( SVM)   an d   k er n el  s p ar s r ep r esen tatio n   class if icatio n   ( KSR C ) ;   W u   et  a l.   [ 1 9 ]   p r o p o s ed   s p atial  f ea tu r f u s ed   co n v o lu t io n al  n e two r k   ( SC Net)   f o r   E E p ath o lo g y   d etec tio n   T o   o v e r co m t h p r o ce s s in g   co m p lex ity ,   m etah eu r is tic  o p tim izatio n   alg o r ith m s   a r in teg r ated   with   n eu r al  n etwo r k s T h is   p ap er   u s es  th s ec r etar y   b ir d   o p tim i za tio n   alg o r it h m   ( SB OA)   to   f in e - tu n th e   m o d el  an d   to   r e d u ce   th o p er atio n al  o v er h ea d   [ 2 0 ] Dee p   lear n i n g   with   s eq u en t ial  ar r an g e m en [ 2 1 ]   in teg r atin g   with   L STM   [ 2 2 ]   e n s u r es  d ata  d ep e n d en cies  o v e r   tim e ,   an d   also   r ea l - tim e - b ased   d ee p   lear n in g   m o d els  [ 2 3 ] ,   [ 2 4 ]   en s u r E E d etec tio n   in   cr u cial  tim f r am [ 2 5 ] Mo s o f   th wo r k   i m p lem en ts   E E d etec tio n   b y   in teg r atin g   d ee p   lear n in g   a n d   b id ir ec tio n al  lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( B iLST M)   m o d el   to   an aly ze   s p atial  r elatio n s h ip   am o n g   E E s ig n a l b y   C NN ,   an d   th e n   tem p o r al  an aly s is   b y   u s in g   B iLST [ 2 6 ] [ 2 8 ] .   All  th m en tio n ed   r ev iew  ar ti cles  en h an ce   th ac cu r ate  E E d etec tio n   by  in teg r atin g   o p tim izatio n   tech n iq u es,  f ea tu r e   ex tr ac tio n   m eth o d s ,   a n d   s tatis tical  ap p r o ac h es  to   m ac h in e   in tellig en ce Alth o u g h   no t ab le   im p r o v em e n ts   ar alr ea d y   p l ac ed   in   s eizu r d etec tio n ,   s ev er al  s ig n if ican lim itatio n s   s till   ex is t Nu m er o u s   tech n iq u es  in v o lv in t r icate   p r ep r o ce s s in g ,   wh ich   h am p er s   th eir   p r ac tical  u s in   r ea l - ti m s y s tem s So m m o d els ar test ed   o n ly   o n   s p ec if ic  d atasets ,   lim itin g   th eir   g en er aliza b ilit y   ac r o s s   d if f er en t E E s ig n als.   T o   ad d r ess   th lim itatio n s   o f   ea r lier   s eizu r d etec tio n   m o d els,  we  p r o p o s an   e n h an ce d   ap p r o ac h   th at  co m b i n es  C NN  an d   B iLST to   p e r f o r m   th e   r o b u s f ea tu r ex tr ac tio n ,   class if icatio n ,   an d   p er tain in g   o f   tim s er i es  d ata  elem en ts Fu r th er ,   it  u s es  an   im p r o v ed   m etah eu r is tic  o p tim izatio n   te ch n iq u e,   SB OA ,   to     f in e - tu n th e   m o d el  a n d   to   r ed u ce   th p r o ce s s in g   co m p lex ity T h is   h y b r id   m eth o d   f i n e - tu n es  th m o d el  p ar am eter s   ef f icien tly ,   r ed u cin g   tr ain in g   lo s s   an d   tim e Ou r   f in al  r esu lt,  ac h iev ed   at  1 0 0   ep o ch s ,   s h o ws  an   ac cu r ac y   o f   9 8 . 4 9 %,  s en s itiv it y   o f   9 6 . 0 5 %,  s p ec if icity   o f   9 7 . 0 3 %,  Ma tth ews   co r r elatio n   co ef f icien t   ( MCC )   o f   9 7 . 0 1 %,  a n d   ar e u n d er   th c u r v e   ( AUC )   o f   0 . 9 7 .   T h r es o f   o u r   ar ticle  is   elab o r ated   in   s ec tio n s   2   to   4 Sect io n   2   is   th c o r p ar o f   t h e x p er im en t   ex p lain s   ab o u t   th m eth o d   u s ed   with   th s u b - s ec tio n s   o f   2 . 1   th at  elab o r ates  f lo o f   wo r k ,   2 . 2   elab o r ates  th f ea tu r es  o f   ex p er im en tal   B o n n   E E G   d ataset,   2 . 3   s tates  th e   t ec h n iq u es  o f   E E d ata  p r e - p r o ce s s in g ,   2 . 4   s tates  d ata  au g m en tatio n ,   2 . 5   s tates  ab o u t h v o tin g   m o d els ,   2 . 6   p r esen ts   th B iLST n etwo r k ,   an d   2 . 7   p r esen ts   th o p tim ized   SB OA  alg o r ith m Sectio n   3   p r esen ts   ex p er im en tal  r esu lts   an d   d is cu s s io n s ,   an d   s ec tio n   4   s tates   th co n clu s io n   a n d   f u tu r s co p o f   th p ap er .       2.   M E T H O D   2 . 1 .   F l o o f   wo r k   T h is   p r o p o s ed   m o d el   f o r   E E d etec tio n ,   d ep icted   in   Fig u r 1 ,   is   f r am ewo r k   t o   o p tim ize  th test   ac cu r ac y   an d   to   r ed u ce   th p r o ce s s in g   co m p lex ity At  f ir s t,  it  ap p lies   th s eq u en ce   o f   th p r e - p r o ce s s in g   p ip elin to   im p r o v d ata  q u al ity ,   f o llo wed   b y   d ata  au g m en tatio n   f o r   im p r o v in g   th e   m o d el’ s   g en er aliza tio n T h en   it   tr ies f o r   d ee p   lear n in g   m o d els f o r   class if icatio n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       I mp r o ve d   s eizu r d etec tio n   u s in g   o p timiz ed   time  s eq u en ce   b a s ed   d ee p   lea r n in g   …  ( P u s p a n j a li Ma llik)   199   2 . 2 .     Clini ca l da t a s et s   T h e   B o n n   U n i v e r s i t y   d a ta s et ,   w h i c h   i s   c o ll e c t e d   f r o m   P h y s i o n e t ,   i s   a   p u b l i c l y   a v a il a b l e   E E G   d a t a b a s c e n t e r   [ 2 1 ] .   I t   i s   a   m u l t i cl a s s   E E G   s i g n al   d a t a b as e .   T h e r e   ar e   f i v e   c l as s es   p r e s e n t   i n   t h e   d a t a s et s ,   cl a s s   A   t o     c l a s s   E ,   a n d   e ac h   d a t as e t   c o n ta i n s   1 0 0   t x t   f il es   w it h   4 , 0 9 6   s a m p l e s   i n   A SC I I   f o r m a t .   C l as se s   A   t o   D   c o n t a i n   n o r m a l   s i g n a l   a n d   c l as s   E   c o n t a i n s   s e i z u r e   s i g n a l s .   T h e r e   a r e   1 0 0   c h a n n e l s   p r e s e n t   in   e a c h   d a t a   s et .   F o r   c o l l e c ti n g   E E G   s i g n a l ,   t h e   e l ec t r o d e s   a r e   k e p t   o v e r   t h e   h e a d   o f   t h e   p a t i e n t   a n d   i n s i d e   i n t r a c r a n i a l   r e g i o n s   o f   t h e   h e a d   f o r   a   t i m e   p e r i o d   o f   2 3 . 6   s e c o n d s .   F i g u r e   2   d e p i c t s   t h e   s am p l e   i m a g e s   c o l l e ct e d   f r o m   E E G   p a t i e n ts .           Fig u r 1 Pro p o s ed   m o d el  d es cr ib in g   th f lo o f   th wo r k           Fig u r 2 B o n n   m u lticlas s   E E s ig n al  im ag es       2 . 3 .   Da t a   pre - pro ce s s ing   Data   p r e - p r o ce s s in g   is   p ip elin o f   co n v er s io n   an d   f iltr atio n   tech n iq u es  th at   co m es  af ter   d ata  co llectio n   to   b o o s th ac cu r a cy   an d   c o n s is ten cy   o f   th e   test   r esu lt I n itially ,   th im ag es  wer co n v er te d   to   g r ay s ca le,   f o llo wed   b y   n o is r ed u ctio n   u s in g   Gau s s i an   an d   m ed ian   f ilter in g C o n tr ast  was  th en   en h an ce d   u s in g   co n tr ast  lim ited   a d o p tiv h is to g r am   eq u aliza tio n   ( C L AHE )   to   h ig h lig h im p o r tan t   f ea tu r es T h e   im ag es   wer r esized   to   s tan d ar d   d im en s io n ,   an d   m in - m ax   n o r m aliza tio n   was  ap p lied   to   s ca le  p ix el  v alu es   u n if o r m ly ,   en s u r i n g   r ea d in ess   f o r   ac cu r ate  an d   e f f icien t a n al y s is Fig u r 3   s h o ws th p r e - p r o ce s s ed   im ag es.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I SS N :   2252 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l 1 5 ,   No 1 ,   Ma r c h   2 0 2 6 197 - 2 0 7   200   2 . 4 .     Da t a   a ug m ent a t io n   T o   en h an ce   t h v a r iab ilit y   o f   E E G   im ag s am p les  a n d   am elio r ate  th e   m o d el’ s   g e n er aliza tio n   ca p ab ilit y ,   c o m p r e h en s iv d ata  au g m e n tatio n   s tr ateg y   was  em p lo y ed .   T h is   p r o ce s s   h elp s   to   m itig ate   o v er f itti n g   b y   in tr o d u cin g   d i v er s v is u al  p atter n s   in to   th tr ain in g   d ataset.   T h e   ap p lied   tr an s f o r m atio n s   in clu d ed   im ag e   r o tatio n ,   h o r i zo n tal  an d   v er tical  f lip p in g ,   r esizin g ,   co lo r   jitt er in g ,   th e   ad d itio n   o f   Gau s s ian   n o is e,   an d   in ten s ity   m o d i f icatio n s .   T h ese   au g m e n tatio n s   s im u late  r ea lis tic  alter atio n s   th at   c o u ld   o cc u r   in   E E im ag in g   c o n d itio n s ,   th er e b y   en ab lin g   th e   m o d el  to   lear n   m o r r o b u s a n d   g en e r alize d   r e p r esen tatio n s .   E x am p les o f   th es a u g m en te d   im ag es a r illu s tr ated   in   Fig u r 4 .           Fig u r 3 Pre - p r o ce s s ed   im ag e   o f   E E s ig n al           Fig u r 4 Data   au g m en tatio n   im ag es       2 . 5 .   Vo t ing   mo del    Af ter   th d ata  au g m en tatio n   p h ase,   th en s em b le  lear n in g   m eth o d   is   ap p lied   to   th s eizu r e   s ig n al  to   g et  th o p tim u m   r esu lt Her e ,   th en s em b le  lear n in g   tech n iq u u s es  D - Net,   R esNet,   G - Net ,   an d   C NN  as    th v o tin g   class if ier ,   an d   th r esu lt in g   o u tp u is   th co m b in ed   m ajo r ity   o f   ea ch   o f   th v o t in g   class if ier s T h 1D - C NN  u s ed   h er is   s eq u e n tial  C NN  b u il t   u p   with   lay er s   s u ch   as  C o n v 1 D,   Ma x Po o lin g 1 D,   f latten ,   d en s e ,   an d   d r o p o u lay er s T h e   C o n v 1 lay er   u s es  6 4   f ilter s ,   k er n el  s ize  is   3 ,   ac tiv atio n   f u n ctio n   u s ed   is   r ec tifie d   lin ea r   u n it  ( R eL U) , ”  an d   it  p r o ce s s es  E E s ig n als  in   s eq u e n tial  o r d er I n   th Ma x Po o lin g 1 lay er ,   C NN  u s es   win d o o f   p o o s ize  2 T h e   f latten ed   lay er   r e - ar r an g es  th ex tr ac ted   f ea tu r es  an d   th e n   f latten s   th ch an n el  d im en s io n T h d en s lay er   u s es  2 5 6   n eu r o n s ,   an d   th e   ac tiv atio n   f u n ctio n   u s ed   h e r is   R eL U R eL U   p r o ce s se s   th s ig n als  an d   h el p s   th C NN  to   lear n   n o n lin ea r   p atter n s T h d r o p o u t   lay er   u s es  r eg u lar izatio n   tech n iq u f o r   p r ev e n tin g   o v er f itti n g   in   C NN I h as  a   d r o p o u r ate  o f   0 . 5 T h is   C NN  u s es  d en s l ay er s   an d   d r o p o u lay er   alter n ativ ely T h r esu lt   is   s p ec if ied   in   T ab le   1 Fig u r 5   d ep icts   th s tep s   o f   s elec tin g   th id ea v o tin g   m o d el  an d   T ab le   1   s to r es th ac cu r ac y ,   l o s s   an d   v al - l o s s   v alu es o f   th ch o s en   v o tin g   m o d els.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       I mp r o ve d   s eizu r d etec tio n   u s in g   o p timiz ed   time  s eq u en ce   b a s ed   d ee p   lea r n in g   …  ( P u s p a n j a li Ma llik)   201   T ab le   1 Vo tin g   class if ier   p er f o r m an ce   r esu lt   La y e r   O u t p u t   C o n v 1 D   ( 1 8 ,   6 4 )   M a x P o o l i n g 1 D   ( 9 ,   6 4 )   C o n v 1 D   ( 7 ,   1 2 8 )   M a x P o o l i n g 1 D   ( 3 ,   1 2 8 )   F l a t t e n   ( 3 8 4 )   D e n se   ( 2 5 6 )   D r o p o u t   ( 2 5 6 )   D e n se   ( 1 2 8 )   D r o p o u t   ( 1 2 8 )   D e n se   ( 1 )           Fig u r 5 Step s   o f   ch o o s in g   b e s v o tin g   m o d el  as C NN       S u cc ess f u lly   r u n   th m o d els  lis ted   in   T ab le  2 ,   an d   af ter   co m p letio n ,   it  is   f o u n d   th at   th r esu lt   o b tain ed   i n   C NN  m o d el  s u p e r s ed es  th r esu lt s   with   D - Net,   R esNet ,   an d   G - Net.   T h ac cu r ate  r ate  o f   C NN  is   8 9 . 0 8 ,   lo s s   v alu is   0 . 1 6 ,   an d   v al - lo s s   v alu is   0 . 1 5 .   T h en ,   test   th o th er   p er f o r m an ce   m etr ics  to   p r o v e   th e   s u p er io r ity   o f   C NN  m o d el   am o n g   D - Net,   R esNet ,   an d   G - Ne m o d els.  T h e   p er f o r m a n ce   m ea s u r es  in   ter m s   o f   ac cu r ac y ,   s en s itiv ity ,   s p ec if ici ty ,   an d   AUC s co r es a r l is ted   in   T ab le  3 .       T ab le   2 Acc u r ac y ,   lo s s ,   an d   v al - lo s s   o f   v o tin g   m o d els     D - N e t   R e sN e t   G - N e t   C N N     A c y   Lo ss   V - l o ss   A c y   Lo ss   V - l o ss   A c y   Lo ss   V - l o ss   A c y   Lo ss   V - l o ss   Te st 1   7 5 . 0 2   0 . 2 5   0 . 3 3   7 9 . 0 2   0 . 1 7   0 . 3 2   8 0 . 0 1   0 . 2 7   0 . 3 4   8 9 . 0 1   0 . 2 6   0 . 3 6   Te st 2   7 5 . 0 4   0 . 2 4   0 . 2 1   7 9 . 0 2   0 . 1 6   0 . 3 2   8 0 . 0 2   0 . 2 8   0 . 2 4   8 9 . 0 3   0 . 2 1   0 . 3 2   Te st 3   7 5 . 0 6   0 . 2 2   0 . 2 5   7 9 . 0 4   0 . 2 3   0 . 3 1   8 0 . 0 5   0 . 2 5   0 . 3 3   8 9 . 0 4   0 . 1 8   0 . 2 5   Te st 4   7 5 . 0 6   0 . 1 8   0 . 2 3   7 9 . 0 5   0 . 2 8   0 . 3 1   8 0 . 0 6   0 . 2 1   0 . 2 9   8 9 . 0 6   0 . 1 9   0 . 2 9   Te st 5   7 5 . 8 2   0 . 1 7   0 . 2 1   7 9 . 0 6   0 . 2 2   0 . 2 9   8 0 . 0 7   0 . 1 9   0 . 2 8   8 9 . 0 8   0 . 1 6   0 . 1 5       T ab le   3 Per f o r m an ce   m etr ics o f   p r e f er r ed   m o d els   M o d e l s   A c c u r a c y   ( %)   S e n s i t i v i t y   ( %)   S p e c i f i c i t y   ( %)   M C C   AUC   D - N e t   7 5 . 8 2   7 8 . 6 2   7 6 . 0 9   7 8 . 0 3   0 . 7 7   R e sN e t   7 9 . 0 6   7 9 . 1 9   7 9 . 2 8   8 0 . 3 2   0 . 7 9   G - N e t   8 0 . 0 7   8 0 . 0 9   8 1 . 0 3   8 0 . 0 4   0 . 8 0   C N N   8 9 . 0 8   8 9 . 0 1   9 0 . 0 1   8 9 . 0 9   0 . 8 9       2 . 6 .   B idi re ct io na lo ng   s ho rt - t er m   m emo ry   A f t e r   t h e   s i g n al s   a r e   e x t r a ct e d   b y   v o t i n g   m o d e l s ,   i t   r e q u i r e s   an   a p p r o p r i a t e   o r d e r i n g   o f   r e p r e s e n t a ti o n   i s   r e q u i r e d H e r e ,   t h e   e x t r ac t e d   E E G   s i g n a ls   u n d e r w e n t h r o u g h   a   t i m s e r i es   s e q u e n t i a r ep r e s e n t a ti o n   o f   d a ta  o r d e r i n g ,   c a l l e d   a s   B i L S T M ,   w h i c h   c a n   s u c c e s s f u l l y   h a n d l e   p e r s i s t e n t   d e p e n d e n c i es   in   t i m e   s e q u e n c i n g     d a t a   [ 2 6 ]   a s   s p e c i f i e d   i n   T a b l e   4 ,   a n d   F i g u r e   6   d e p i c t s   a r c h i te c t u r e   o f   B i L S T M   m o d e l B i L S T M   i n t e g r a te s   t h s i g n a l   f l o w   o f   t w o   L S T M S ,   o n e   i n   f o r w a r d   d i r e c t i o n   a n d   o t h er   i n   r e v e r s e   d i r e ct i o n ,   w it h   a   s in g l e   o u t p u t   l a y e r .       T ab le   4 Dep e n d en cies in   tim e   s eq u en cin g   d ata   La y e r   O u t p u t   I n p u t   ( 1 7 8 ,   1 )   D e n se   ( 1 7 8 ,   3 2 )   B i d i r e c t i o n   ( 2 5 6 )   D r o p o u t   ( 2 5 6 )   B a t c h _ n o r m a l i z a t i o n   ( 2 5 6 )   D e n se   ( 6 4 )   D r o p o u t   ( 6 4 )   B a t c h _ n o r m a l i z a t i o n   ( 6 4 )   D e n se   ( 2 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I SS N :   2252 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l 1 5 ,   No 1 ,   Ma r c h   2 0 2 6 197 - 2 0 7   202       Fig u r 6 B iLST ar ch itectu r e       2 . 7 .   O pti m ized  SB O a lg o rit hm   Secr etar y   b ir d   is   an   Af r ica n   s tr ik in g   b ir d   wh ic h   lo o k s   s i m ilar   to   th ea g le  b ir d ,   h a v in g   win g s   o f   g r ey - b r o wn   f ea t h er s ,   ch est  is   wh ite  in   co lo r ,   an d   b elie  p ar is   d ee p   b lack   in   co lo r T h m o s p ec u liar   ch ar ac ter is tic  o f   s ec r etar y   b ir d   is   its   h u n tin g   s ty le  an d   ev ad i n g   s ty le  wh ile  it  tr a v els  th r o u g h   g r ass lan d s T h ese  two   n atu r es  ar m ath em atica lly   f o r m u lated   i n   th f o r m   o f   ex p lo r atio n   a n d   ex p lo itatio n W h ile  it  p r ay s   th s n ak es  in   th e   g r ass lan d s ,   its   h au n tin g   s ty le  is   d ef i n ed   as  e x p lo r atio n   p h ase  in   th e   g lo b a s ea r ch   s p ac e ,   an d   wh ile  it  escap es  f r o m   t h r o d e n ts ,   it  is   ca lled   as  ex p lo itatio n   in   th lo ca s ea r ch   s p ac e B o th   o f   th ex p lo r atio n   an d   e x p lo itatio n   ar e   th m aj o r   co n tr ib u tio n s   o f   t h s ec r etar y   b ir d ' s   ch ar ac ter is tics   to   s o lv i n g   th e   o p tim izatio n   p r o b lem s   i n   th e   s ea r ch   s p ac e Ou r   p r o p o s ed   m o d el  u s es  th is   o p tim ize d   alg o r ith m   to   r ed u ce   th e   test in g   co m p lex ity   a n d   to   im p r o v th e   ac cu r ac y   r ate ,   as sh o wn   in   Al g o r ith m   1 .     Alg o r itm   1 .   C NN - B iLST M - S B OA  m o d el   I n p u t:  th r aw  E E s ig n al    Ou tp u t:  ex tr ac ted   s eizu r E E s ig n al  an d   n o r m al  E E s ig n al   L is t N   // T h n u m b er   o f   f ea tu r es       = 1     {     E x tr ac t th f ea tu r es with   PC A     Sto r th tim s er ies s eq u en ce   o f   d ata  u s in g   B iLST M     C las s if y   th f ea tu r es with   C NN     Op tim ize  th p er f o r m an ce   u s in g   SB OA   }   Fin d   th r esu lt     2 . 7 . 1 .   M a t hem a t ic a m o delli ng   T h m ath em atica l m o d ellin g   o f   th SB OA  is   p r esen ted   as f o llo ws:   i)   I n itial  p h ase : t h r an d o m   i n itializatio n   o f   th p o s itio n   o f   s ec r etar y   b ir d   is   in   ( 1 ) .     , =  + × (   ) , = 1 , 2 , . . . , , = 1 , 2 , . . . ,   ( 1 )     W h er   is   th p o s itio n   o f   th e     Secr etar y   b ir d    an d      ar th e   u p p er   a n d   l o wer   b o u n d s ,   a n d   r   i s   a   r an d o m   n u m b er   b etwe en   0   a n d   1   ii)   Hau n tin g   s tr ateg y   o f   s ec r etar y   b ir d   ( ex p lo r atio n   p h ase) t h is   p h ase  is   d iv id e d   i n to   th r ee   s ta g es:  s ea r ch in g   th p r ey ,   in g esti n g   th p r ey ,   a n d   attac k in g   th p r e y T h to t al  h au n tin g   tim is   eq u ally   d iv id ed   in to   tim in ter v als  as in   ( 2 ) .     < 1 3 , 1 3 < < 2 3   an d   2 3 < < .     ( 2 )     W h er t   is   th cu r r en t iter atio n ,   an d   T   is   th to tal  n u m b er   if   iter atio n   iii)   Up d atin g   s ec r etar y   b ir d s   p o s itio n     < 1 3 , , 1 = , + (  _ 1  _ 2 ) × 1   ( 3 )     = { , 1 ,  1 < , ,    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       I mp r o ve d   s eizu r d etec tio n   u s in g   o p timiz ed   time  s eq u en ce   b a s ed   d ee p   lea r n in g   …  ( P u s p a n j a li Ma llik)   203   C o n s u m in g   th p r ey   is   m ath e m atica lly   ex p r ess ed   as   ( 4 ) - ( 1 0 ) .      =  ( 1 , )   ( 4 )     W h ile  1 3 < < 2 3 , 1 =  +  ( ( ) 4 ) × (  0 . 5 ) × (  , )   ( 5 )     = { , 1 ,  1 < , ,    ( 6 )     W h i le  > 2   3 , , 1 =  + ( ( 1 ) ( 2 × ) ) × , ×    ( 7 )     = { , 1 ,  1 < , ,    ( 8 )      = 0 . 5 ×  ( )   ( 9 )      ( ) = × × | | 1     ( 1 0 )     W h er S   is   f ix ed   c o n s tan t T h en     is   d ef in ed   as   ( 1 1 ) .     = [ Γ ( 1 + ) ×  (  2 ) Γ ( 1 + 2 ) × × 2 ( 1 2 ) ] 1   ( 1 1 )     iv )   E s ca p s tr ateg y   ( ex p l o itatio n   p h ase) :   t h escap e   s tr ateg y   in tr o d u ce s   p e r tu r b atio n   f ac to r   ( 1 ) 2 .   T h m ath em atica l f o r m u latio n   o f   th escap e   s tr ateg y   is   ( 1 2 ) - ( 1 3 ) .     , 2 = { 1   :    + ( 2 ×  1 ) × ( 1 ) 2 × , , < 2 :   , , + 2 × (  × , , ) ,    ( 1 2 )     = { , 2 ,  2 < , ,    ( 1 3 )       3.   E XP E R I M E N T A L   RE SUL T S AN D I SC USS I O N   T h e   i m p l e m e n t a ti o n   a n d   t r a i n i n g   o f   t h e   p r o p o s e d   C N N - B i L S T M - SB OA   m o d e l   w e r e   c a r r ie d   o u t   o n   a   h i g h - p e r f o r m a n c e   c o m p u t i n g   s y s t e m   t o   e n s u r e   e f f i c i e n t   e x e cu t i o n   a n d   a c c u r a t c o n v e r g e n c e T h e   s y s t e m   w as  e q u i p p e d   w i t h   a n   I n t e C o r e   i 7   1 1 t h   g e n e r a t i o n   p r o c es s o r ,   3 2   G B   o f   R A M ,   a n d   a n   NV I D I G e F o r c e   R T X   3 0 8 0   G P U   w i t h   1 0   GB   o f   d e d i c at e d   m e m o r y   f o r   a c c e le r a t e d   c o m p u t a t i o n T h e   m o d e l   w as   d e v e l o p e d   u s i n g     P y t h o n   3 . 9   i n   a   T e n s o r F l o w   a n d   K e r a s   e n v i r o n m e n t ,   e x e c u t e d   o n   U b u n t u   2 0 . 0 4   L T S A l l   e x p e r i m e n t s   w e r e   r u n   w i t h   c o m p u t e   u n i f i e d   d e v i c a r c h i t e c t u r e   ( C U DA )   a n d   C U D A   d e e p   n e u r a l   n e tw o r k   ( c u D N N )   s u p p o r t   to   l e v e r a g e   G PU - b a s e d   p a r al l e l   p r o c e s s i n g   a n d   r e d u c e   t r a i n i n g   t im e .   T o   tr ain   th p r o p o s ed   m o d el   ef f ec tiv ely ,   we  in itially   co llected   to tal  o f   4 , 0 9 6   E E i m ag es T o   en h an ce   th d at aset' s   d iv er s it y   an d   im p r o v e   m o d el  g en er al izatio n ,   we  ap p lied   s ix   au g m en tatio n   tech n iq u es,  r esu ltin g   in   an   ex p a n d ed   d at aset  o f   2 8 , 6 7 2   im ag es T h is   en r ich ed   d ataset  was  th en   d i v id ed   in to   tr ain in g ,   test in g ,   an d   v alid atio n   s ets  u s i n g   7 0 : 1 5 :1 5   r atio T h is   en s u r es  th at  th m o d el  is   tr ain ed   o n   lar g p o r tio n   o f   th d ata  wh ile  also   b ei n g   e v alu ated   an d   v alid ated   o n   s ep ar ate  s u b s ets  to   p r e v en o v er f itti n g T a b le   illu s tr ates  th d ataset  d is tr ib u tio n   ac r o s s   ea ch   ca teg o r y ,   an d   T ab le   6   s h o ws  th p er f o r m an ce   v alu es  o f   th v o tin g   m o d els with   d if f e r en t t est d u r atio n s .       T ab le   5 Sp litt in g   with   r atio   S e t   P e r c e n t a g e   ( %)   N u mb e r   o f   i m a g e s   Tr a i n i n g   70   2 0 , 0 7 0   Te st i n g   15   4 , 3 0 1   V a l i d a t i o n   15   4 , 3 0 1   To t a l   1 0 0   2 8 , 6 7 2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I SS N :   2252 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l 1 5 ,   No 1 ,   Ma r c h   2 0 2 6 197 - 2 0 7   204   T ab le   6 Acc u r ac y lo s s ,   an d   v al - lo s s   o f   v o tin g   m o d els     D - N e t   R e sN e t   G - N e t   C N N     A c c   Lo ss   V a l - l o ss   A c c   Lo ss   V a l - l o ss   A c c   Lo ss   V a l - l o ss   A c c   Lo s s   V a l - l o ss   Te st 1   7 5 . 0 2   0 . 2 5   0 . 3 3   7 9 . 0 2   0 . 1 7   0 . 3 2   8 0 . 0 1   0 . 2 7   0 . 3 4   8 9 . 0 1   0 . 2 6   0 . 3 6   Te st 2   7 5 . 0 4   0 . 2 4   0 . 2 1   7 9 . 0 2   0 . 1 6   0 . 3 2   8 0 . 0 2   0 . 2 8   0 . 2 4   8 9 . 0 3   0 . 2 1   0 . 3 2   Te st 3   7 5 . 0 6   0 . 2 2   0 . 2 5   7 9 . 0 4   0 . 2 3   0 . 3 1   8 0 . 0 5   0 . 2 5   0 . 3 3   8 9 . 0 4   0 . 1 8   0 . 2 5   Te st 4   7 5 . 0 6   0 . 1 8   0 . 2 3   7 9 . 0 5   0 . 2 8   0 . 3 1   8 0 . 0 6   0 . 2 1   0 . 2 9   8 9 . 0 6   0 . 1 9   0 . 2 9   Te st 5   7 5 . 8 2   0 . 1 7   0 . 2 1   7 9 . 0 6   0 . 2 2   0 . 2 9   8 0 . 0 7   0 . 1 9   0 . 2 8   8 9 . 0 8   0 . 1 6   0 . 1 5       S u cc ess f u lly   r u n   th m o d els  lis ted   in   T ab le   6 ,   an d   af ter   co m p letio n ,   it  is   f o u n d   th at   th r esu lt   o b tain ed   i n   C NN  m o d el  s u p e r s ed es  th r esu lt s   with   D - Net,   R esNet ,   an d   G - Net T h ac cu r ate  r ate  o f   C NN  is   8 9 . 0 8 ,   lo s s   v alu is   0 . 1 6 ,   an d   v al - lo s s   v alu is   0 . 1 5 T h en   test   th o th er   p er f o r m an ce   m etr ics  to   p r o v th e   s u p er io r ity   o f   C NN  m o d el   am o n g   D - Net,   R esNet ,   an d   G - Ne m o d els T h e   p er f o r m a n ce   m ea s u r es  in   ter m s   o f   ac cu r ac y ,   s en s itiv ity ,   s p ec if ici ty ,   an d   AUC s co r es a r lis ted   in   T ab le   7.       T ab le   7 Per f o r m an ce   m ea s u r e   m etr ics o f   ch o s en   m o d els   M o d e l s   A c c u r a c y   ( %)   S e n s i t i v i t y   ( %)   S p e c i f i c i t y   ( %)   M C C   A U C   s c o r e   D - N e t   7 5 . 8 2   7 8 . 6 2   7 6 . 0 9   7 8 . 0 3   0 . 7 7   R e sN e t   7 9 . 0 6   7 9 . 1 9   7 9 . 2 8   8 0 . 3 2   0 . 7 9   G - N e t   8 0 . 0 7   8 0 . 0 9   8 1 . 0 3   8 0 . 0 4   0 . 8 0   C N N   8 9 . 0 8   8 9 . 0 1   9 0 . 0 1   8 9 . 0 9   0 . 8 9       Af ter   an aly zin g   t h o u tco m es  o f   p er f o r m a n ce   m etr ics  o f   T ab le s   6   an d   7 ,   we  f o u n d   th at   th C NN  m o d el  is   th b est  ch o ice  o f   v o tin g   m o d el  f o r   E E s ig n al  d et ec tio n   with   th B o n n   E E d at aset Alth o u g h   th e   r esu lts   o f   T ab le s   6   an d   7   ar s u f f icien to   p r o v th at  C N c an   b p r ef er r ed   in   E E d etec tio n ,   an d   th r esu lts   o f   C NN  ar also   m atch i n g   with   th r esu lts   o f   t h ex is tin g   m o d els,  it  lack s   s eq u en tial  tim s er ies  r ep r esen tatio n   o f   s ig n als T o   o v er co m th is ,   we  in teg r ate  C NN  with   B i L STM ,   an d   th h y b r id   C NN - B iLST M   ea s ily   p r o ce s s   th lo n g   s eq u e n ce   o f   tim s er ies d ata T h ac c u r ac y   r ate  o f   C NN  s tag n ated   with   8 9 . 0 8 % ,   wh ic h   n ee d s   to   im p r o v e Fo r   im p r o v i n g   p e r f o r m an ce   m ea s u r es  o f   h y b r id   C NN - Bi L STM   m o d el,   we  co m b in e   it  with   th o p tim izatio n   alg o r ith m ,   SB OA,   an d   th o u tco m es   o f   p r o p o s ed   C NN - B iLST M - S B OA  i s   lis ted   in   T ab le   8.       T ab le   8 Pro p o s ed   C NN - B iLS T M - SB OA   M o d e l   A c c u r a c y   ( %)   S e n s i t i v i t y   ( %)   S p e c i f i c i t y   ( %)   M C C   AUC   s c o r e   C N N - B i LS TM - S B O A   ( B o n n   d a t a s e t   a n d   A - c l a ss)   9 8 . 4 9   9 6 . 0 5   9 7 . 0 3   9 7 . 0 1   0 . 9 7       T o   ev al u ate  th e   g e n er aliza tio n   ab ilit y   o f   th e   C NN - B iLST M - SB OA  m o d el,   k - f o ld   cr o s s - v alid atio n   was  em p lo y ed T h d ataset  was  d iv id ed   in to   k   s u b s ets,  an d   th m o d el  was  tr ain ed   k   tim es ,   ea ch   tim u s in g   d if f er en s u b s et  as  th v alid at io n   s et T h r esu lt  is   p r o d u ce d   in   T ab le   9 T h is   m eth o d   h el p s   to   en s u r r o b u s p er f o r m an ce   an d   p r ev e n ts   o v er f itti n g .   Fo r   v alid atin g   th e   test in g   o u tco m es  o f   o u r   p r o p o s ed   m o d el,   we  co m p ar e   th e   p er f o r m a n ce   m ea s u r es  o f   ac cu r ac y ,   s en s itiv ity ,   s p ec if icity ,   a n d   Ku l lb ac k - L eib ler   ( KL d iv er g en ce   lo s s   f u n c tio n   v al u es  o f   o u r   m o d el  with   t h ex is t in g   m o d els ,   an d   th r esu lt  f in d in g s   ar p r esen ted   in   T ab le  1 0 .         T ab le   9 9 - f o ld   v alid atio n   o v er   o u r   p r o p o s ed   m o d el    F o l d   A c c u r a c y   ( %)   S e n s i t i v i t y   ( %)   S p e c i f i c i t y   ( %)   AUC   Ti me   t a k e n   ( sec )   2   9 7 . 2 3   9 5 . 1 3   9 6 . 6 1   0 . 9 6   1 5 0   3   9 7 . 7 2   9 5 . 5 1   9 6 . 7 2   0 . 9 6 6   1 8 0   5   9 7 . 9 1   9 5 . 7 2   9 6 . 8 6   0 . 9 6 6   2 1 0   7   9 8 . 1 2   9 5 . 9 1   9 6 . 8 9   0 . 9 6 8   2 4 0   9   9 8 . 4 9   9 6 . 0 5   9 7 . 0 3   0 . 9 7   2 7 0       T ab le  1 0 .   Per f o r m a n ce   co m p a r is o n   with   ex is tin g   m o d els   M o d e l s   A c c u r a c y   ( %)   S e n s i t i v i t y   ( %)   S p e c i f i c i t y   ( %)   A U C   sc o r e   K d i v e r g e n c e   l o ss   M u l t i sc a l e   c o n v o l u t i o n a l   [ 6 ]   9 2 . 5   9 3 . 1   9 1 . 9   9 2 . 4   0 . 3 9   A   l e a r n a b l e   a n d   e x p l a i n a b l e   w a v e l e t   [ 7 ]   8 9 . 3   8 8 . 4   8 8 . 7   0 . 8 8   0 . 4 8   D e e p   l e a r n i n g - b a s e d   a t t e n t i o n   me c h a n i sm   [ 8 ]   9 8 . 3 8   -   -   -   0 . 3 3   C h a n n e l - w e i g h t e d   sp a t i a l t e m p o r a l   [ 9 ]   9 7 . 2 3   -   -   -   0 . 3 2   P r o p o se d   C N N - B i LS TM - S B O A   ( A - c l a ss)   9 8 . 4 9   9 6 . 0 5   9 7 . 0 3   0 . 9 7   0 . 2 9   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       I mp r o ve d   s eizu r d etec tio n   u s in g   o p timiz ed   time  s eq u en ce   b a s ed   d ee p   lea r n in g   …  ( P u s p a n j a li Ma llik)   205   Her KL   d iv er g e n ce   lo s s   f u n ct io n   is   u s ed   to   co m p ar two   d at d is tr ib u tio n s   in   th ca s o f   a s s es s in g   d ataset  an d   m o d el  d r if t.  Ma th e m atica lly ,   it is   ex p r ess ed   as   ( 1 4 ) .        ( | | ) = ( ) × l og   ( ( ) ( ) )   ( 1 4 )     W h e r e   X   i s   t h e   p o s s i b l e   e v e n i n   t h e   p r o b a b i l i t y   s e a r c h   s p a ce ,   P(X)   a n d   Q ( X )   a r e   t h e   p r o b a b i l i ti e s   o f   X   i n   t h e   d i s t r i b u ti o n   o f   P   a n d   Q ,   a n d   t h e   r a t i o   ( ) ( )   r e p r e s e n t s   t h e   l i k el i h o o d   o f   e v e n t   X   a c c o r d i n g   t o   P   c o m p a r e d   t o   Q .   T h e   R O C - A UC   p l o t   a n d   l o s s - e p o c h   p l o t   o f   t h e   p r o p o s e d   m o d e l   a r e   d e p i c t e d   i n   F i g u r e s   7   a n d   8 .             Fig u r 7 R OC - AUC p lo t o f   C NN - B iLST M - SB OA  m o d el  f o r   B o n n   E E ( A - E )   d ataset     Fig u r 8 Mo d el  lo s s   o f   C NN - B iLST M - S B OA  f o r   B o n n   (A - E )   d ataset       4.   CO NCLU SI O N   T h is   s tu d y   im p r o v es  th e   E E d etec tio n   b y   i n teg r atin g   d ee p   l ea r n in g   with   a n   o p tim izatio n   tech n iq u e T h ap p lied   1 s eq u en tial  C NN  p r o v es  its   s u p er io r ity   o v e r   o th er   v o tin g   m o d els  with   th test in g   ac cu r ac y   o f   8 9 . 0 8 %,  s en s itiv ity   o f   8 9 . 0 1 %,  s p ec if icity   o f   9 0 . 0 1 %,  M C C   o f   8 9 . 0 9 % ,   an d   AUC  s co r o f   0 . 8 9 T h tim e   s eq u en ce   o r d er in g   o f   E E s ig n als  is   in teg r ated   with   B iLST n etwo r k   to   e n h an ce   t h s eq u en tial   d ata   p r o ce s s in g   b y   ad d r ess in g   th v an is h in g   g r ad ien p r o b le m F u r th er   to   im p r o v th test   ac c u r ac y ,   to   r ed u ce   th o v er - f itti n g   p r o b lem ,   an d   to   i n cr ea s th lear n i n g   r ate,   th e   h y b r id   C NN - B iLST m o d el  is   co m b in e d   with   th ch o s en   SB OA  o p tim izatio n   te ch n iq u e ,   y ield i n g   an   ac cu r ac y   o f   9 8 . 4 9 %,  s en s itiv ity   o f   9 6 . 0 5 %,  s p ec if icity   o f   9 7 . 0 3 %,   MCC   v alu o f   9 7 . 0 1 %,  R OC - AU C   v alu o f   0 . 9 7 ,   an d   KL   d iv er g e n ce   lo s s   v alu o f   0 . 2 9 T h ese  p er f o r m an ce   m ea s u r es  o f   th p r o p o s ed   C NN - B iLST M - S B OA  p r o v its   ef f icien cy   in   ep i lep s y   d etec tio n T h e   f u tu r wo r k   will f o cu s   o n   im p r o v ed   an o m aly   d etec tio n   b y   s ep ar atin g   n o is an d   ar tifa cts f r o m   th E E s ig n als   an d   in teg r atin g   ed g d ev ices f o r   ad v a n ce d   clin ical  d iag n o s is .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   T h is   r esear ch   is   an   ac ad em ic  wo r k .   No   f u n d   r ec eiv ed   eith er   f r o m   in ter n al  o r   ex ter n al  a g en cies  to   ca r r y   o u t th is   wo r k .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T     T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Pu s p an jali M allik                               Ajit Ku m ar   Nay ak                               Saty ap r ak ash   Swain                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I SS N :   2252 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l 1 5 ,   No 1 ,   Ma r c h   2 0 2 6 197 - 2 0 7   206   CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT     Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in t er est.       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h d ata  th at  s u p p o r th f i n d in g s   o f   th is   s tu d y   ar o p en ly   av ailab le  in   th B o n n   d at a s et   at   h ttp s ://www. u k b o n n . d e/ep ilep to lo g ie/ar b eits g r u p p en /ag - leh n er tz - n eu r o p h y s ik /d o wn lo a d s / .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   J.  X u ,   K .   Y a n ,   Z.   D e n g ,   J.   X .   Li u ,   J .   W a n g ,   a n d   S .   Y a n ,   EEG - b a se d   e p i l e p t i c   se i z u r e   d e t e c t i o n   u si n g   d e e p   l e a r n i n g   t e c h n i q u e s :   a   su r v e y ,   N e u r o c o m p u t i n g ,   v o l .   6 1 0 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . n e u c o m. 2 0 2 4 . 1 2 8 6 4 4 .   [ 2 ]   V .   P .   B a l a m,  S y s t e m a t i c   r e v i e w   o f   s i n g l e - c h a n n e l   EEG - b a se d   d r o w si n e ss  d e t e c t i o n   me t h o d s,   I EEE   T ra n s a c t i o n o n   I n t e l l i g e n t   T ra n s p o rt a t i o n   S y st e m s ,   v o l .   2 5 ,   n o .   1 1 ,   p p .   1 5 2 1 0 1 5 2 2 8 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI TS.2 0 2 4 . 3 4 4 2 2 4 .   [ 3 ]   P .   M a l l i k ,   A .   K .   N a y a k ,   S .   K .   M o h a p a t r a ,   a n d   K .   P .   S w a i n ,   S H - O S P :   a   h y b r i d   a l g o r i t h m   u s i n g   sp o t t e d   h y e n a   o p t i m i z e r   e n a b l e d   w i t h   o p t i ma l   st o c h a s t i c   p r o c e ss  f o r   e p i l e p t i c   se i z u r e   d e t e c t i o n ,   S N   C o m p u t e S c i e n c e ,   v o l .   5 ,   n o .   8 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s4 2 9 7 9 - 0 2 4 - 0 3 4 8 8 - 8.   [ 4 ]   I .   A h mad   e t   a l . ,   A n   e f f i c i e n t   f e a t u r e   sel e c t i o n   a n d   e x p l a i n a b l e   c l a ss i f i c a t i o n   me t h o d   f o r   EEG - b a se d   e p i l e p t i c   s e i z u r e   d e t e c t i o n ,   J o u rn a l   o f   I n f o rm a t i o n   S e c u r i t y   a n d   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   8 0 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j i sa . 2 0 2 3 . 1 0 3 6 5 4 .   [ 5 ]   N .   K h a l i d   a n d   M .   S .   E h s a n ,   C r i t i c a l   a n a l y s i o f   P a r k i n s o n s   d i se a se   d e t e c t i o n   u si n g   E EG   s u b - b a n d a n d   g a t e d   r e c u r r e n t   u n i t ,   En g i n e e ri n g   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   a n   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l ,   v o l .   5 9 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j e s t c h . 2 0 2 4 . 1 0 1 8 5 5 .   [ 6 ]   L.   Q i u ,   J.  Li ,   I .   Zh o n g ,   W .   F e n g ,   C .   Z h o u ,   a n d   J.  P a n ,   A   n o v e l   EEG - b a s e d   P a r k i n s o n d i se a se   d e t e c t i o n   mo d e l   u si n g   m u l t i s c a l e   c o n v o l u t i o n a l   p r o t o t y p e   n e t w o r k s,”   I EEE   T ra n s a c t i o n o n   I n st r u m e n t a t i o n   a n d   Me a su r e m e n t ,   v o l .   7 3 ,   p p .   1 1 4 ,   2 0 2 4 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI M . 2 0 2 4 . 3 3 5 1 2 4 8 .   [ 7 ]   Y .   Y u ,   Y .   Li ,   Y .   Z h o u ,   Y .   W a n g ,   a n d   J.  W a n g ,   A   l e a r n a b l e   a n d   e x p l a i n a b l e   w a v e l e t   n e u r a l   n e t w o r k   f o r   E EG   a r t i f a c t d e t e c t i o n   a n d   c l a ss i f i c a t i o n ,   I E EE  T r a n sa c t i o n s   o n   N e u r a l   S y st e m s   a n d   R e h a b i l i t a t i o n   E n g i n e e r i n g ,   v o l .   3 2 ,   p p .   3 3 5 8 3 3 6 8 ,   2 0 2 4 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TN S R E . 2 0 2 4 . 3 4 5 2 3 1 5 .   [ 8 ]   C .   D i v v a l a   a n d   M .   M i s h r a ,   D e e p   l e a r n i n g - b a se d   a t t e n t i o n   mec h a n i sm  f o r   a u t o m a t i c   d r o w s i n e ss  d e t e c t i o n   u s i n g   EEG   si g n a l ,   I EEE  S e n so r s Le t t e rs ,   v o l .   8 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / LS EN S . 2 0 2 4 . 3 3 6 3 7 3 5 .   [ 9 ]   X .   L i ,   J.   Ta n g ,   X .   Li ,   a n d   Y .   Y a n g ,   C W S T R - N e t :   a   c h a n n e l - w e i g h t e d   s p a t i a l t e mp o r a l   r e si d u a l   n e t w o r k   b a s e d   o n   n o n sm o o t h   n o n n e g a t i v e   mat r i x   f a c t o r i z a t i o n   f o r   f a t i g u e   d e t e c t i o n   u si n g   E EG   si g n a l s,   Bi o m e d i c a l   S i g n a l   Pro c e ss i n g   a n d   C o n t r o l ,   v o l .   9 7 ,     2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . b s p c . 2 0 2 4 . 1 0 6 6 8 5 .   [ 1 0 ]   S .   R u k h s a r   a n d   A .   K .   T i w a r i ,   L i g h t w e i g h t   c o n v o l u t i o n   t r a n sf o r mer   f o r   c r o ss - p a t i e n t   se i z u r e   d e t e c t i o n   i n   m u l t i - c h a n n e l   EEG   si g n a l s,   C o m p u t e r   Me t h o d a n d   Pr o g ra m s   i n   B i o m e d i c i n e ,   v o l .   2 4 2 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c m p b . 2 0 2 3 . 1 0 7 8 5 6 .   [ 1 1 ]   N .   F .   A l i ,   N .   A l b a s t a k i ,   A .   N .   I .   B e l k a c e m,   M .   E.   A d e l ,   a n d   M .   A t e f ,   A   l o w - c o m p l e x i t y   c o m b i n e d   e n c o d e r - LSTM - a t t e n t i o n   n e t w o r k f o r   EEG - b a s e d   d e p r e ssi o n   d e t e c t i o n ,   I EEE   Ac c e ss ,   v o l .   1 2 ,   p p .   1 2 9 3 9 0 1 2 9 4 0 3 ,   2 0 2 4 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 4 . 3 4 3 6 8 9 5 .   [ 1 2 ]   M .   S .   Y a m a mo t o   e t   a l . ,   M o d e l l i n g   c o m p l e x   E EG   d a t a   d i s t r i b u t i o n   o n   t h e   R i e ma n n i a n   ma n i f o l d   t o w a r d   o u t l i e r   d e t e c t i o n   a n d   mu l t i m o d a l   c l a ssi f i c a t i o n ,   I EEE   T ra n s a c t i o n o n   B i o m e d i c a l   E n g i n e e r i n g ,   v o l .   7 1 ,   n o .   2 ,   p p .   3 7 7 3 8 7 ,   2 0 2 4 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TB M E . 2 0 2 3 . 3 2 9 5 7 6 9 .   [ 1 3 ]   T.   I sl a m,   M .   B a sa k ,   R .   I sl a m,   a n d   A .   D .   R o y ,   I n v e s t i g a t i n g   p o p u l a t i o n - sp e c i f i c   e p i l e p s y   d e t e c t i o n   f r o n o i s y   E EG   si g n a l s   u s i n g   d e e p - l e a r n i n g   m o d e l s ,   H e l i y o n ,   v o l .   9 ,   n o .   1 2 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . h e l i y o n . 2 0 2 3 . e 2 2 2 0 8 .   [ 1 4 ]   C .   Z h a o ,   R .   P e n g ,   a n d   D .   W u ,   S o u r c e - f r e e   d o m a i n   a d a p t a t i o n   ( S F D A )   f o r   p r i v a c y - p r e s e r v i n g   se i z u r e   s u b t y p e   c l a ssi f i c a t i o n ,   I EEE  T r a n s a c t i o n o n   N e u r a l   S y st e m a n d   Re h a b i l i t a t i o n   En g i n e e ri n g ,   v o l .   3 1 ,   p p .   2 3 1 5 2 3 2 5 ,   2 0 2 3 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TN S R E . 2 0 2 3 . 3 2 7 4 5 6 3 .   [ 1 5 ]   H .   S .   O h a l   a n d   S .   M a n t r i ,   Ex p l o r i n g   EEG - b a se d   b i o mar k e r f o r   i m p r o v e d   e a r l y   A l z h e i m e r d i se a se  d e t e c t i o n :   a   f e a t u r e - b a s e d   a p p r o a c h   u t i l i z i n g   m a c h i n e   l e a r n i n g ,   Me a s u reme n t :   S e n s o rs ,   v o l .   3 6 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . me a se n . 2 0 2 4 . 1 0 1 4 0 3 .   [ 1 6 ]   S .   K .   K h a r e   a n d   U .   R .   A c h a r y a ,   A d a z d - N e t :   a u t o ma t e d   a d a p t i v e   a n d   e x p l a i n a b l e   A l z h e i mer’ d i sea se  d e t e c t i o n   sy s t e m   u s i n g   EEG   si g n a l s,”   K n o w l e d g e - Ba s e d   S y st e m s ,   v o l .   2 7 8 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . k n o sy s . 2 0 2 3 . 1 1 0 8 5 8 .   [ 1 7 ]   M .   M .   I sl a m ,   M .   R .   I sl a m,  a n d   M .   S .   I sl a m,  A n   e f f i c i e n t   h u ma n   c o mp u t e r   i n t e r a c t i o n   t h r o u g h   h a n d   g e st u r e   u s i n g   d e e p   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k ,   S N   C o m p u t e S c i e n c e ,   v o l .   1 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 4 2 9 7 9 - 0 2 0 - 0 0 2 2 3 - x .   [ 1 8 ]   Q .   W a n g   e t   a l . ,   A   h y b r i d   S V M   a n d   k e r n e l   f u n c t i o n - b a s e d   sp a r se  r e p r e s e n t a t i o n   c l a ssi f i c a t i o n   f o r   a u t o ma t e d   e p i l e p sy   d e t e c t i o n   i n   EEG   si g n a l s,”   N e u r o c o m p u t i n g ,   v o l .   5 6 2 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . n e u c o m. 2 0 2 3 . 1 2 6 8 7 4 .   [ 1 9 ]   T.   W u ,   Y .   F a n ,   Y .   Z h o n g ,   X .   C h e n g ,   X .   K o n g ,   a n d   I .   C h e n ,   S C N e t :   a   s p a t i a l   f e a t u r e   f u s e d   c o n v o l u t i o n a l   n e t w o r k   f o r   m u l t i - c h a n n e l   E EG   p a t h o l o g y   d e t e c t i o n ,   B i o m e d i c a l   S i g n a l   Pr o c e ssi n g   a n d   C o n t ro l ,   v o l .   8 6 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . b sp c . 2 0 2 3 . 1 0 5 0 5 9 .   [ 2 0 ]   Y .   F u ,   D .   Li u ,   J.   C h e n ,   a n d   I .   H e ,   S e c r e t a r y   b i r d   o p t i m i z a t i o n   a l g o r i t h m:   a   n e w   m e t a h e u r i st i c   f o r   s o l v i n g   g l o b a l   o p t i mi z a t i o n   p r o b l e ms,   Ar t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   R e v i e w ,   v o l .   5 7 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 0 4 6 2 - 0 2 4 - 1 0 7 2 9 - y.   [ 2 1 ]   R .   G .   A n d r z e j a k ,   K .   Le h n e r t z ,   F .   M o r ma n n ,   C .   R i e k e ,   P .   D a v i d ,   a n d   C .   E.   E l g e r ,   I n d i c a t i o n o f   n o n l i n e a r   d e t e r mi n i st i c   a n d   f i n i t e - d i m e n si o n a l   s t r u c t u r e i n   t i m e   seri e o f   b r a i n   e l e c t r i c a l   a c t i v i t y :   d e p e n d e n c e   o n   r e c o r d i n g   r e g i o n   a n d   b r a i n   st a t e ,   P h y si c a l   Re v i e w   E ,   v o l .   6 4 ,   n o .   6 ,   2 0 0 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 3 / P h y sR e v E. 6 4 . 0 6 1 9 0 7 .   [ 2 2 ]   A .   T.   M o h a n   a n d   D .   V   G a i t o n d e ,   A   d e e p   l e a r n i n g   b a s e d   a p p r o a c h   t o   r e d u c e d   o r d e r   m o d e l l i n g   f o r   t u r b u l e n t   f l o w   c o n t r o l   u si n g   LSTM   n e u r a l   n e t w o r k s,   2 0 1 8 a rX i v : 1 8 0 4 . 0 9 2 6 9 .   [ 2 3 ]   M .   S h e n ,   P .   W e n ,   B .   S o n g ,   a n d   Y .   Li ,   A n   EEG   b a se d   r e a l - t i m e   e p i l e p sy   s e i z u r e   d e t e c t i o n   a p p r o a c h   u si n g   d i s c r e t e   w a v e l e t   t r a n sf o r a n d   ma c h i n e   l e a r n i n g   me t h o d s,   Bi o m e d i c a l   S i g n a l   Pr o c e ss i n g   a n d   C o n t r o l ,   v o l .   7 7 ,   2 0 2 2 ,     d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . b s p c . 2 0 2 2 . 1 0 3 8 2 0 .   [ 2 4 ]   L.   S .   V i d y a r a t n e   a n d   K .   M .   I f t e k h a r u d d i n ,   R e a l - t i me   e p i l e p t i c   se i z u r e   d e t e c t i o n   u s i n g   EEG ,   I EE T r a n s a c t i o n o n   N e u ra l   S y s t e m a n d   Re h a b i l i t a t i o n   En g i n e e r i n g ,   v o l .   2 5 ,   p p .   2 1 4 6 2 1 5 6 ,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TN S R E. 2 0 1 7 . 2 6 9 7 9 2 0 .   [ 2 5 ]   M .   A l h u ssei n ,   G .   M u h a mm a d ,   a n d   M .   S .   H o ss a i n ,   EEG   p a t h o l o g y   d e t e c t i o n   b a se d   o n   d e e p   l e a r n i n g ,   I EE A c c e ss ,   v o l .   7 ,     p p .   2 7 7 8 1 2 7 7 8 8 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 1 9 . 2 9 0 1 6 7 2 .   [ 2 6 ]   A .   B r i t t o   e t   a l . ,   A   mu l t i - d i m e n s i o n a l   h y b r i d   C N N - B i LST M   f r a mew o r k   f o r   e p i l e p t i c   se i z u r e   d e t e c t i o n   u s i n g   e l e c t r o e n c e p h a l o g r a m   si g n a l   scr u t i n y ,   S y st e m a n d   S o f t   C o m p u t i n g ,   v o l .   5 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . sas c . 2 0 2 3 . 2 0 0 0 6 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.