FuzzyCAL: A Fuzzy-Logic Enhanced Causal Attention GNN for Robust Cocaine Use Disorder Classification

سال انتشار: 1404
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 81

فایل این مقاله در 16 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_IJFS-22-6_009

تاریخ نمایه سازی: 16 دی 1404

چکیده مقاله:

Fuzzy logic has emerged as a powerful tool for handling uncertainty and imprecision in machine learning, enabling models to make robust predictions in complex, noisy domains. In this work, we integrate fuzzy-set theory with causal attention learning to improve the classification of Cocaine Use Disorder (CUD) from resting-state functiona Magnetic Resonance Imaging (fMRI) brain networks. Building on the Causal Attention Learning (CAL) framework, we introduce FuzzyCAL, which augments node- and edge-level causal masks with fuzzy membership functions that quantify “weak,” “medium,” and “strong” relevance of graph components. This fusion of fuzzy logic and causal Graph Neural Networks (GNNs) not only preserves the interpretability of causal attention but also adapts to the inherent variability of neuroimaging data. Through extensive ۵-fold cross-validation on the SUDMEXCONN dataset, FuzzyCAL achieves a mean test accuracy of ۸۶.۲۰% (±۷.۱۸%) and F۱-score of ۸۵.۸۷% (±۷.۲۳%), outperforming both a non-causal GNN baseline and the original CAL model. We further demonstrate how fuzzy-weighted causal masks reveal anatomically meaningful biomarkers in temporal and sensorimotor cortices. Our results suggest that embedding fuzzy reasoning into causal graph models enhances both predictive performance and neuroscientific interpretability, offering a promising direction for precision diagnostics in substance use disorders.

نویسندگان

Mansooreh Pakravan

Electrical and Computer engineering department, Tarbiat Modares University

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • M. Alavi, A. Valiollahi, M. Pakravan, Bibliometric analysis of research ...
  • ۱۱۰۹/ICASSP۳۹۷۲۸.۲۰۲۱.۹۴۱۴۷۷۰[۸] M. Gholami, M. Faramarzi, N. Alipour, M. Pakravan, Node ...
  • ۲۰۲۵.۰۲.۰۰۹[۱۲] T. R. Khalifa, X. Yu, X. Zhong, Z. Wu, ...
  • ۲۰۲۲.۰۱۵۵۵[۱۶] C. Lu, Y. Wu, J. M. Hern´andez-Lobato, B. Sch¨olkopf, ...
  • X. Ma, L. Chen, Z. Deng, P. Xu, Q. Yan, ...
  • M. Pakravan, M. B. Shamsollahi, Joint, partially-joint, and individual independent ...
  • org/۱۰.۱۰۰۷/s۴۰۸۱۵-۰۲۴-۰۱۷۲۵-z[۲۳] T. J. Ross, Fuzzy logic with engineering applications, ۳rd ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۰۹/NILES.۲۰۱۹.۸۹۰۹۳۲۷[۲۶] Y. Sui, X. Wang, J. Wu, M. Lin, X. ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۴۵/۳۵۳۴۶۷۸.۳۵۳۹۳۶۶[۲۷] L. Wang, M. Zhang, et al., A brain structure ...
  • Zhang, A generalizable functional connectivity signature characterizes brain dysfunction and ...
  • نمایش کامل مراجع