[1]童庆耘,公沛良,张丽颖,等.时序注意力网络评估空管员认知负荷[J].智能系统学报,2026,21(3):792-801.[doi:10.11992/tis.202507018]
TONG Qingyun,GONG Peiliang,ZHANG Liying,et al.Temporal attention memory network for evaluating air traffic controller cognitive load[J].CAAI Transactions on Intelligent Systems,2026,21(3):792-801.[doi:10.11992/tis.202507018]
点击复制
《智能系统学报》[ISSN 1673-4785/CN 23-1538/TP] 卷:
21
期数:
2026年第3期
页码:
792-801
栏目:
人工智能院长论坛
出版日期:
2026-05-05
- Title:
-
Temporal attention memory network for evaluating air traffic controller cognitive load
- 作者:
-
童庆耘1,2, 公沛良1,2, 张丽颖1,2, 王坤1,2, 周月莹3, 张道强1,2
-
1. 南京航空航天大学 计算机科学与技术学院, 江苏 南京 211106;
2. 脑机智能技术教育部重点实验室(南京航空航天大学), 江苏 南京 211106;
3. 聊城大学 数学科学学院, 山东 聊城 252000
- Author(s):
-
TONG Qingyun1,2, GONG Peiliang1,2, ZHANG Liying1,2, WANG Kun1,2, ZHOU Yueying3, ZHANG Daoqiang1,2
-
1. College of Computer Science and Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 211106, China;
2. The Key Laboratory of Brain-Machine Intelligence Technology (Nanjing University of Aeronautics and Astronautics), Ministry of Education, Nanjing 211106, China;
3. School of Mathematics Science, Liaocheng University, Liaocheng 252000, China
-
- 关键词:
-
空中交通管制; 脑电信号; 时序信号分析; 注意力机制; 认知负荷评估; 神经网络; 长短期记忆网络; 分类识别; 人机交互
- Keywords:
-
air traffic control; electroencephalography; time series analysis; attention mechanism; cognitive load evaluation; neural network; long short-term memory network; classification recognition; human-computer interaction
- 分类号:
-
TP391
- DOI:
-
10.11992/tis.202507018
- 文献标志码:
-
2026-4-7
- 摘要:
-
为提升复杂工作情境下认知状态监测的准确性与实时性,本文围绕空中交通管制任务中认知负荷的识别问题,提出了一种时序注意力记忆网络(temporal attention memory network, TAM-Net)。该方法面向脑电信号的动态特征建模,融合代理注意力机制与注意力长短期记忆网络细胞单元。前者通过代理标记在保持全局建模能力的同时有效降低计算开销,后者则增强了模型对长时间序列及复杂依赖关系的记忆与表达能力。实验使用自采集的EEG数据集,结果显示,TAM-Net在两类任务中均显著优于对比模型。研究结果表明,TAM-Net能够有效捕捉复杂时序依赖特征,为认知负荷的精准监测和实时调控提供了新方法和技术支持。
- Abstract:
-
To improve the accuracy and real-time performance of cognitive state monitoring in complex work scenarios, this paper focuses on cognitive load recognition in air traffic control tasks and proposes a temporal attention memory network (TAM-Net). The method models the dynamic features of electroencephalography (EEG) signals by integrating a surrogate attention mechanism and attentional long short-term memory (LSTM) units. The surrogate attention mechanism effectively reduces computational overhead while maintaining global modeling capabilities through surrogate tokens, and the attentional LSTM units enhance the model’s capacity for memory and representation of long sequences and complex dependencies. Experiments were conducted on a self-collected EEG dataset, and the results show that TAM-Net considerably outperforms comparative models in two types of tasks. These findings indicate that TAM-Net can effectively capture complex temporal dependency features, providing a new methodology and technical support for precise cognitive load monitoring and real-time regulation.
备注/Memo
收稿日期:2025-6-22。
基金项目:国家自然科学基金项目(62276130,62136004,62406131);国家重点研发计划项目(2023YFF1204803);江苏省重点研究发展计划项目(BE2022842).
作者简介:童庆耘,硕士研究生,主要研究方向为时间序列分析、脑机接口与深度学习。E-mail:qingyuntong@nuaa.edu.cn。;公沛良,博士研究生,主要研究方向为时间序列分析、脑机接口与深度学习。E-mail:plgong@nuaa.edu.cn。;张道强,教授,博士,南京航空航天大学人工智能学院院长,IEEE高级会员,主要研究方向为机器学习、模式识别、数据挖掘和医学图像分析。在Nature Communications、IEEE TMI/TPAMI/TIP、中国科学、NeurIPS、CVPR、KDD、MICCAI等重要国内外期刊和会议发表学术论文200余篇。连续12年入选 Elsevier 中国高被引学者榜,论文被引用20000余次,其中有3篇论文的单篇引用均超1000次。E-mail:dqzhang@nuaa.edu.cn。
通讯作者:张道强. E-mail:dqzhang@nuaa.edu.cn
更新日期/Last Update:
1900-01-01