I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   3 9 No .   2 A u g u s t   2 0 2 5 ,   p p .   1 164 ~ 1 1 7 5   I SS N:  2 5 0 2 - 4 7 5 2 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijeecs.v 3 9 .i 2 . pp 1 1 6 4 - 1 1 7 5           1164     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs.ia esco r e. co m   Adv a nced  dee p at tent io neura l in f erence  network  f o enha nced arrhy t h mia  det ec tion a nd  accura te  cla ss ific a tion       H .   Su m it ha ,   M .   Dev a na t ha n   D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   C o mp u t e r   En g i n e e r i n g ,   R e v a   U n i v e r si t y ,   B a n g a l o r e ,   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   Au g   17 2 0 2 4   R ev is ed   Ap r   17 2 0 2 5   Acc ep ted   J u l   2 2 0 2 5       Arrh y t h m ias   a re   irreg u lar  h e a rtb e a ts  th a c a n   lea d   to   se v e re   h e a lt h   risk s,   in c lu d in g   s u d d e n   c a rd iac   d e a th ,   n e c e ss it a ti n g   a c c u ra te  a n d   t ime ly   d e tec ti o n   fo e ffe c ti v e   trea tme n t.   Trad it io n a d iag n o stic  m e th o d su c h   a stre ss   tes ts,   re stin g   e lec tro c a rd i o g ra m s   (ECG s ),   a n d   2 4 - h o u Ho lt e m o n it o rs  a re   li m it e d   b y   t h e ir  m o n i to ri n g   c a p a c it y   a n d   o fte n   re su lt   i n   d e lay e d   d iag n o se s,   c o m p ro m isin g   p a ti e n sa fe ty .   To   a d d re ss   th e se   c h a ll e n g e s,  t h is  p a p e r   in tro d u c e th e   d e e p   a tt e n ti o n   n e u ra in fe re n c e   n e two r k   (DA NIN )   m e th o d o lo g y .   DA NIN   i n teg ra tes   o n e - d ime n sio n a l   ECG   sig n a ls   with   two - d ime n sio n a s p e c tral  ima g e u sin g   m u lt i - m o d a fe a tu re   fu si o n ,   c a p tu rin g   c o m p re h e n s iv e   c a rd iac   in fo rm a ti o n   i n   b o th   tem p o ra a n d   fre q u e n c y   d o m a in s.   Th e   m e th o d o lo g y   e m p l o y s   a d v a n c e d   d e e p   a tt e n ti o n   n e two r k - b a s e d   m o d e ls  fo s u p e rio r   fe a tu re   e x trac ti o n ,   re c o g n izi n g   i n tri c a te  p a tt e r n a n d   l o n g - ra n g e   d e p e n d e n c ies   with i n   th e   d a ta.   Ad d it i o n a l ly ,   t h e   i n c lu sio n   o f   a n   in fe re n c e   m o d e sy ste m   e n h a n c e in terp re tab il it y   a n d   u sa b il i ty ,   m a k in g   t h e   m o d e l   h ig h ly   su it a b le.  F u rth e r,   DA NI is  e v a lu a ted   c o n sid e ri n g   t h e   M IT - BIH  d a tas e t,   a n d   e x ten si v e   c o m p a ra ti v e   a n a ly sis  wit h   sta te - of - th e - a rt  t e c h n iq u e d e m o n stra tes   th a DA NIN   sig n ifi c a n tl y   imp ro v e a c c u ra c y ,   p re c isio n ,   re c a ll ,   a n d   F1 - sc o re ,   h ig h li g h ti n g   i ts  p o t e n ti a to   re v o lu ti o n ize   a rrh y th m ia   d e tec ti o n   a n d   imp r o v e   p a ti e n o u tco m e s.   K ey w o r d s :   Ar r h y th m ia  d etec tio n   Atten tio n   n etwo r k   Dee p   lear n in g   E C s ig n al  an aly s is   Featu r ex tr ac tio n   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 :   H .   Su m ith a   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  an d   C o m p u ter   E n g in ee r in g ,   R ev Un iv er s ity   B an g alo r e ,   I n d ia   E m ail: su m ith ah _ 1 2 @ r ed if f m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Ar r h y th m ias  a r a   s ig n if ican class   o f   ca r d iac   d is ea s es  th at  r eq u ir p r o p er   d iag n o s is .   T h is   is   b ec au s ar r h y th m ias  r aise  th p o s s ib ilit y   o f   h ig h - r is k   i n cid en ts ,   s u ch   as  u n e x p ec ted   ca r d iac  d ea th .   An   ac cu r ate   d iag n o s is   m u s t b m ad q u ick ly   to   tr ea t th ch an g es in   th e lectr o ca r d io g r am   ( E C G)   wh ich   h av p r o v en   to   b e   d if f icu lt  to   c o r r ec tly   d etec u s in g   tr ad itio n al  a u to m ated   ap p r o ac h es  f o r   ar r h y th m ia  d etec tio n .   Stan d ar d   d iag n o s tic  tech n iq u es in clu d in g   s tr ess   test s ,   r esti n g   E C Gs,  a n d   2 4 - h o u r   Ho lter   m o n ito r s   ar f r eq u e n tly   u s ed   to   id en tify   ar r h y th m ias  [ 1 ] .   T h lim ited   ca r d iac  r ec o r d in g   ca p ac ity ,   wh ich   allo ws  ab o u 2 , 0 0 0   h ea r tb ea ts   to   b e   r ec o r d e d   d u r in g   s tr ess   te s t,  s till   r es tr ic ts   th m o n ito r in g   ca p ab ilit ies  o f   th test s .   T h p atien ts   m u s en d u r len g th y   wait  tim es  f o r   ex am in atio n   r esu lts ,   d o cto r   ap p o i n tm en ts ,   an d   h o s p ital  s tay s ,   it  m i g h tak u p   to   f o u r   m o n th s   to   g et  test   r esu lts .   T h co n v e n tio n al  m et h o d s   th at   a r b ein g   p r o p o s ed   in v o lv m a k in g   a p p o in tm e n ts   with   m ed ical  d o cto r s   in   p er s o n   an d   p er f o r m i n g   s er ies  o f   d iag n o s tic  test s .   T h p atien t s   h ea lth   m ay   b e   af f ec ted   b y   th ese  cir cu m s tan c es  s in ce   th er i s   d ec r ea s ed   l ik elih o o d   o f   ea r l y   d etec tio n .   T h m o s co m m o n   m eth o d   u s ed   to   d i ag n o s ar r h y th m ias  is   an   E C r ec o r d in g .   T o   r ec o r d   an d   a n aly ze   th elec tr ical  ac tiv ity   o f   th h ea r t,  elec tr o d es  ca n   b p l ac ed   o n   th s k in   an d   lef th er e   f o r   p r ed ef in e d   p er io d .   T h elec tr ical  ac tiv ity   o f   th h ea r m ay   b ass ess ed   f r o m   v ar iety   o f   a n g les  a n d   o r i en tatio n s   u s in g   E C Gs.  As  s u ch ,   th ey   ca n   ac as  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       A d va n ce d   d ee p   a tten tio n   n eu r a l in feren ce   n etw o r fo r   en h a n ce d   a r r h yth mia     ( H.   S u mit h a )   1165   in d icato r s   f o r   r an g o f   d is ea s es.  T h p r im ar y   r esp o n s ib ilit y   o f   th E C lead s   is   t o   d etec an d   ass es s   an o m alies in   wav ef o r m s   an d   r h y th m s .   An   E C is   co m p r e h en s iv r ec o r d   o f   th elec tr ica l c h ar ac ter is t ics o f   a   h ea r tb ea t.  E ac h   o f   th e   s ev er al   wav ef o r m s   th at  c o m p r is an   E C s ig n al  r ep r esen ts   s in g le  p u ls e.   Ov er   th e   p ast  s ev er al  y ea r s ,   th er h as  b ee n   s izab le  s u r g in   th e   u s a g o f   E C m o n ito r in g   tec h n o lo g y   in   th e   m ed ical   in d u s tr y .   T h o b s er v e d   p atte r n   ca n   b e   attr ib u ted   to   a d v a n ce m en ts   in   e n ab lin g   tech n o lo g ies,  wh ich   h av e   g r ea tly   in cr ea s ed   th ca p ab i liti es  o f   th ese  s y s tem s .   Fo r   th ese  s y s tem s   to   f u n ctio n   co r r ec tly ,   s ev er al   tech n o lo g ies  m u s b in teg r at ed ,   in clu d in g   ed g co m p u tin g ,   m o b ile  co m p u tin g ,   an d   th e   i n ter n et  o f   th in g s .   T h ese  tech n o lo g ies  h a v s ev e r al  o th er   u s es  in   ad d itio n   to   b ein g   em p lo y ed   in   th d iag n o s is   an d   tr ea tm en o f   h ea lth   p r o b lem s .   T h d ev ice   s atis f ie s   s p ec if ic  m o d e - r elate d   n ee d s ,   tr ac k s   ac tiv ities ,   an d   en h a n ce s   s p o r ts   p er f o r m an ce   [ 2 ] .   Nu m er o u s   s tu d ies  h av e   b ee n   c o n d u cted   o n   v ar io u s   tech n i q u es  f o r   u s in g   d ee p   lear n in g   ( DL )   an d   m ac h in e   lear n in g   ( ML )   alg o r ith m s   to   class if y   ca r d iac   ar r h y th m ias  also   v ar io u s   tec h n iq u es  h a v b ee n   d ev elo p e d   b y   E C an al y s is   r esear ch er s   to   a u to m atica lly   id e n tify   h ea r ar r h y th m ias.  T h ese   tech n iq u es  em p lo y   tr ad itio n al  ML  tech n iq u es.  T h ese  m eth o d s   ty p ically   co n s is o f   th r ee   p r im ar y   s tag es:  p r ep r o ce s s in g   th s ig n al,   ex tr ac tin g   f ea tu r es,  an d   r ec o g n izin g   an d   ca teg o r izin g   p atter n s .   T h p r o ce s s   o f   f ea tu r ex t r ac tio n   h as  a   m ajo r   i m p ac o n   h o well  h ea r tb ea t   ca teg o r izatio n   wo r k s .   Am o n g   th o f ten - u s ed   f ea t u r ex tr a ctio n   tech n iq u es  ar e   p r in cip al  co m p o n e n an aly s i s   ( PC A) ,   wav elet  tr an s f o r m   ( W T ) ,   d is cr ete  wav elet  tr an s f o r m s   ( DW T ) ,   in d ep en d en co m p o n e n an aly s is   ( I C A) ,   an d   o th er   m an u all y   d ev elo p e d   f ea tu r es.  T h ey   e m p lo y ed   PC to   id en tify   f ea tu r es  an d   d ec r ea s th d im en s io n ality   o f   th E C d ata.   T o   co n s tr u ct  th e   atr ial  f ib r illatio n   ( AF)   d etec to r ,   it  co m b in es  th e   DW T   with   m o r p h o l o g y   to   ex tr ac t   f ea tu r es.  W h en   c o m b in e d   wi th   th is   m eth o d ,   th e   im p lem en tatio n   o f   an   ar tific i al  n eu r al  n etwo r k   ( ANN)   class if ier   p r o d u ce d   p o s itiv r e s u lts .   I h as  b ee n   d em o n s tr ated   th at  W T   is   ef f ec tiv in   in ter p r etin g   E C d ata  d u to   th e   s ig n als   in h er e n t n o n - s tatio n ar ity .     B y   ex tr ac tin g   ce r tain   ch ar ac t er is tics   f r o m   E C G   ar r h y th m ia  s ig n als,  clas s if icatio n   m o d els  th at  ca n   d is tin g u is h   b etwe en   d if f e r en t   ty p es  o f   a r r h y th m ias   ar e   d e v elo p ed .   s u p p o r v ec to r   m ac h in e s   ( SVMs)  an d   ANNs  ar th two   tech n iq u es  f o r   h a n d lin g   ca teg o r izatio n   p r o b lem s   wh ich   h a v p r esen te d   m eth o d   f o r   t h au to m atic  class if icatio n   o f   E C d ata  u s in g   m u ltip le  SVMs.  E lh aj  et  a l.   [ 3 ]   e m p lo y e d   h y b r i d   ap p r o ac h   u tili zin g   two   SVMs  to   d etec AF .   I is   wid ely   ac ce p ted   t h at  th m u ltil ay er   p er ce p tr o n   ( ML P)  is   th m o s o f ten   u s ed   ANN   d esig n   f o r   ca teg o r i zin g   ar r h y th m ias   T h s u b ject  o f   r ec o g n izin g   ar r h y th m ias h as b ee n   s tu d ied   ex t en s iv ely   an d   u s ed   with   DL   wit h   ef f icien r esu lts .   B ec au s e   DL   p er f o r m s   well  in   s o   m an y   d if f er en ap p licatio n s - s u ch   as  p h o to   id en tific atio n ,   s p ee ch   r ec o g n itio n ,   an d   m ac h i n v is io n - it  is   in cr ed ib ly   p o ten t.  T we lv d is tin ct  r h y th m   p atter n s   wer class if ied   u s in g   d ee p   n eu r al   n etwo r k   ( DN N)   d ev elo p ed .   T h DNN  ac cu r ac y   was  ar b itra ted   s u f f icien f o r   th is   task ,   to   class if y   ar r h y th m ias,  wh ich   em p lo y   DL   m eth o d o l o g y .   T h r esear ch er s   em p lo y ed   an   lo n g   s h o r t - t er m   m em o r y   n etwo r k   ( L STM ) - s p ec if ic  ty p o f   n e u r al  n etw o r k - to   ac h iev th is .   B ad r   et  a l.   [ 4 ]   d escr ib ed   an   au to m ated   tech n iq u e   f o r   ca te g o r izin g   ca r d iac  a r r h y th m ias  in   r esear ch   s tu d y .   T h m o d el  em p lo y e d   1 co n v o l u tio n al  n eu r al  n etwo r k   ( C NN)   tech n iq u e.   T h a u th o r s   o f   th s tu d y   d ev elo p e d   2 D - C NN  m o d el  to   class if y   ar r h y th m ias.   T h e   s y s tem   u s es  th w h o le  f ea tu r e   m a p s   o f   h ea r tb ea ts   th at   ar e   g en e r ated   v ia   em p ir ical   m o d al  d ec o m p o s itio n .   Pre v io u s   r esear ch   em p l o y ed   r ec u r r en n eu r al  n etwo r k s   ( R NNs)  to   d is cr im in ate  b etwe en   ab n o r m al  an d   n o r m al   h ea r tb ea ts .     I is   n o o b v io u s   h o f ea tu r e x tr ac tio n   an d   m o d u le  class if ic atio n   v ar y   in   DL   s y s tem s .   I n s t ea d ,   th ese  two   task s   ar in teg r ated   in to   s in g le,   s m o o th   p r o ce s s .   T h DL   alg o r ith m s   em p lo y   lar g v o l u m es o f   E C d ata   to   au t o m atica lly   id en tif y   t h e   cr u cial   elem en ts   n ee d ed   f o r   ca teg o r izatio n .   E v en   in   ca s es  wh en   o p er ato r   in ter ac tio n   is   n o r eq u ir ed ,   in t er p r etab ilit y   r e m ain s   s ig n if i ca n ch allen g e   wh en   u s in g   DL   ap p r o ac h es.  On e   b en ef it  o f   DL   s y s tem s   is   th eir   ab ilit y   to   au to m atica lly   ex tr ac t   ch ar ac ter is tics   f r o m   u n p r o ce s s ed ,   r aw  d ata.   Du to   its   p o ten tial  to   in f lict  p ain   o n   m ed ical  s taf f ,   th is   is s u is   o f   u tm o s im p o r ta n ce   in   t h f ield   o f   m ed ical  ap p licatio n s   [ 5 ] .   Scien tis ts   h av u s ed   a   v ar iet y   o f   ad v an ce d   d ee p - lear n in g   alg o r ith m s   to   c lass if y   ar r h y th m ias .   Ho wev er ,   th er h as b ee n   litt le  im p r o v em e n t in   ca teg o r izatio n   p er f o r m an ce .   T h m o tiv atio n   f o r   th is   r esear ch   o n   ar r h y th m ia  d etec tio n   an d   class if icatio n   is   d r iv en   b y   t h n ee d   to   en h an ce   th ac c u r ac y   a n d   ti m elin ess   o f   d iag n o s in g   t h ese  p o ten tially   f atal  ca r d iac  c o n d i tio n s .   Ar r h y th m ias,   wh ich   ca n   lead   to   s u d d en   ca r d iac  d ea th ,   p o s s ig n if ica n h ea lth   r is k   th at   n ec ess itates  p r o m p t   an d   p r ec is e   id en tific atio n .   T r ad itio n al   d ia g n o s tic  m eth o d s ,   in clu d in g   s tr ess   test s ,   r esti n g   E C Gs,  an d   2 4 - h o u r   H o lter   m o n ito r s ,   ar e   o f ten   lim ited   in   th eir   m o n ito r in g   ca p ac ity   an d   ca n   r esu lt  in   d elay ed   d iag n o s es,  th er e b y   co m p r o m is in g   p atien t   s af ety .   W ith   th ad v e n o f   a d v an ce d   E C m o n ito r in g   tech n o lo g ies   an d   th e   in teg r atio n   o f   cu ttin g - ed g DL   a n d   ML  alg o r ith m s ,   th e r is   an   u n p r e ce d en ted   o p p o r tu n ity   to   r ev o lu tio n ize  ar r h y th m ia   d etec tio n .   is   r esear ch   aim s   to   lev er ag th ese  tech n o lo g ical  a d v an ce m e n ts   to   d ev elo p   m o r e   ac cu r ate,   ef f icien t,   an d   r eliab le  d ia g n o s tic  to o ls ,   u ltima tely   im p r o v in g   ea r l y   d etec tio n   an d   p atien t   o u tco m e s ,   an d   r ed u cin g   th e   b u r d e n   o n   h ea lth ca r s y s tem s .     Featu r f u s io n th d ee p   atten tio n   n eu r al  in f e r en ce   n etwo r k   ( DANI N )   m eth o d o lo g y   in tr o d u ce s   n o v el   ap p r o ac h   b y   in teg r atin g   o n e - d im en s io n al  E C d ata  with   t w o - d im en s io n al  s p ec tr al  im ag es   th r o u g h   m u lti - m o d al  f ea tu r f u s io n .   T h is   co m p r eh en s iv an al y s is   in   b o th   th tem p o r al  an d   f r eq u e n cy   d o m ain s   en h an ce s   th ac cu r ac y   a n d   r o b u s tn ess   o f   ar r h y t h m ia  d etec tio n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 9 ,   No .   2 ,   Au g u s 20 25 :   1 1 6 4 - 1 175   1166     Ad v an ce d   d ee p   atten tio n   n e two r k - b ased   f ea tu r ex t r ac tio n lev er ag in g   th p o wer   o f   d ee p   atten tio n   n etwo r k   m o d els,  DANI e x ce ls   in   r ec o g n izin g   an d   e x tr ac tin g   c o m p lex   p atter n s   an d   lo n g - r an g e   d ep en d e n cies in   E C d ata.   T h is   ad v an c ed   f ea tu r ex tr ac tio n   ca p ab ilit y   s ig n if ican tly   im p r o v es th m o d el ab ilit y   to   ac cu r ately   class if y   v ar io u s   ty p es o f   a r r h y th m ias.     E n h an ce d   in ter p r eta b ilit y   an d   u s ab ilit y b y   in c o r p o r atin g   an   in f e r en ce   m o d el  s y s tem ,   th DANI m eth o d o l o g y   n o o n ly   b o o s d iag n o s tic  ac cu r ac y   b u also   im p r o v es  th in ter p r etab ilit y   o f   t h r esu lts .   T h i s   en s u r es  th at  th m o d els  ar p r ac tical  an d   r eliab le  f o r   clin ical  u s e,   f ac ilit atin g   b etter   d ec is i o n - m ak i n g   an d   p atien t c ar e.   T h p ap e r   is   o r g an ized   in to   4   s ec tio n s th f ir s s ec tio n   g i v es  b r ief   i n tr o d u ctio n   t o   ar r h y th m ia  th s ec o n d   s ec tio n   g iv es  th o r o u g h   liter atu r s u r v ey .   T h t h ir d   s ec tio n   d ef in es  th p r o p o s ed   m eth o d o lo g y .   T h f o u r th   s ec tio n   d eter m in es th p e r f o r m an ce   ev alu atio n   wh er t h r e s u lts   ar g iv en   in   th f o r m   o f   g r ap h s   a n d   tab les.       2.   RE L AT E WO RK   E C Gs  h av b ee n   class if ied   u s in g   DNNs  in   th e   r ec en t   p as t.  DNNs  m ay   d ir ec tly   d er iv e   f ea t u r ex tr ac tio n   f u n ctio n   f r o m   th r aw  in p u t d ata  b y   u tili zin g   th d ataset s   p r o b ab ilit y   d is tr ib u ti o n ,   th is   is   h o th ese  ap p r o ac h es  ar d if f er e n f r o m   tr ad itio n al   o n es.   Featu r es  d er iv e d   f r o m   DNN  m o d el  ca n   b m o r e   co m p r eh e n s iv th a n   f ea tu r es  p r o d u ce d   m an u ally   wh e n   a   la r g e n o u g h   q u a n tity   o f   tr ai n in g   d ata   is   av ailab le.   Ven tr icu lar   ar r h y th m ias  wer e   id en tifie d   b y   tr ain in g   an   ap p r o p r iate  f ea tu r m a p p in g   with   s tack ed   d en o is in g   au to en co d er   ( SDAE ) .   T h en ,   b y   ad d in g   So f tMa x   r eg r ess io n   lay er   to   th e   h id d en   r ep r esen tatio n   lay er ,   DNNs  ar u s ed   [ 6 ] .   Au to m atic  id en t if icatio n   o f   ca r d iac  ar r h y th m i as  h as  b ee n   m ad p o s s ib le  b y   th p ar allel  u s o f   C NNs,  b y   u s in g   C NNs  to   id en tify   AF.  T h e   ap p licatio n   o f   m u ltis ca le  f u s io n   o f   d ee p   c o n v o lu ti o n al  n e u r al   n etwo r k s   ( MS - C NN)   h as  b ee n   s u g g ested   as  s o lu tio n   to   th AF  p r o b lem   [ 7 ] .   B y   u s in g   f ilter s   o f   v ar io u s   s izes,  th m eth o d   m ak es  u s o f   two - s tr ea m   co n v o lu tio n a n etwo r k   ar ch itectu r to   ex tr ac in f o r m atio n   at  n u m er o u s   s ca les.  Dek im p an d   B o l   [ 8 ] ,   C NN  u s in g   th r esid u al  n etwo r k   d esig n   was  c r ea ted   to   p r ec is ely   ca teg o r ize  1 2   r h y th m   class es.  I n   th e   f ield   o f   ar r h y th m ia  class if icatio n ,   C NN s   ar f r e q u en tly   u tili ze d   to   class if y   ar r h y th m ias  at  th e   b e at  lev el.   I n   th ese  k i n d s   o f   s it u atio n s ,   th e   m o d el s   in p u d a ta  is   u s u ally   m u ch   s h o r ter ,   f r e q u en tly   n u m b er in g   ju s in   th h u n d r ed s   o f   s am p l es  [ 9 ] .   n in e - la y er   C NN  ex am p le  was  cr ea ted   to   au to m atica lly   r ec o g n ize   an d   c ateg o r ize  f iv d is t in ct  k in d s   o f   h ea r t b ea ts .   T wo   m o r e   n etw o r k   to p o l o g ies  th at   ar o f ten   u s ed   in   th e   f ield   o f   E C class if icatio n   ar th e   r estricte d   B o ltzm an n   m ac h i n ( R B M)   an d   th e   au to en co d er .   u n i q u ap p r o a ch   b ased   o n   DL   is   u s ed   as  s o lu tio n   to   th p r ev io u s ly   d escr ib ed   p r o b lem .   T h e   p r ev io u s   m et h o d   i n teg r ates  a   SVM  with   an   au to en c o d er   n etwo r k   th at  u s es  L STM   ar ch itectu r to   class if y   ar r h y th m ias  [ 1 0 ] .   Acc o r d in g   to   r esear ch ,   C NN  an d   L ST m ay   b e   in teg r ated   to   au t o m atica lly   class if y   ar r h y th m ias.  T h class if icati o n   p er f o r m a n ce   u ti lizin g   v a r io u s   r ec o r d in g   tim es  f o r   E C d ata  was  al s o   in v esti g ated   in   th is   wo r k .   Usi n g   an   en s em b le  n etwo r k   m o d el  b ased   o n   DL   im p r o v ed   th e   p er f o r m an ce   o f   a   s in g le  n etwo r k .   T h r ee   d if f er e n n etwo r k s   ar in co r p o r ated   in to   th m o d el s   ar ch itectu r to   r ec o g n ize  a n d   g ath er   d ata.   T h p r ev io u s ly   o u tlin ed   p r o ce d u r y ield s   an   e x tr em ely   ef f icie n m eth o d   f o r   d ata  id en tific atio n   an d   g ath e r in g .   Acc o r d in g   to   p r elim in ar y   r ese ar ch ,   s ev er al   alg o r ith m s   h av e   d em o n s tr ated   p o ten tial  i n   th e   au to m ated   ca teg o r izatio n   o f   ar r h y t h m ias  u s in g   E C d ata.   B ef o r e   th ese  alg o r ith m s   ar s u cc ess f u lly   a p p lied   in   r ea l - wo r ld   cir cu m s tan ce s ,   s ev er al  ch allen g es  n ee d   to   b r eso lv ed .   I is   n o tewo r th y   th at  th f ea tu r es  o f   o b tain e d   in d iv id u al  E C Gs m ig h t y ield   v alu ab le  clin ical  d ata  f o r   au to m ated   ca r d iac  ar r h y t h m ia  id en tific atio n .   Ho wev er ,   it s   cr u cial  to   r em em b er   t h at  E C s ig n als  f r o m   p eo p le  with   v ar io u s   m ed ical  d is o r d er s   f r eq u en tly   h av u n iq u e   tem p o r al  an d   m o r p h o lo g ical  f ea tu r es  [ 1 1 ] .   I n d iv id u al  d if f er en ce s   m ig h ca u s ea ch   p er s o n s   E C s ig n al  to   f lu ctu ate  d if f e r en tly   o v er   ti m e.   Fu r th er m o r e,   e v en   p eo p le  with   th s am m ed ical  c o n d itio n   c o u ld   h av e   d if f er en t   E C m o r p h o lo g ies.   I is   ess en tial  to   r em em b er   th at  d if f er e n h ea r d is ea s es  m ig h p r esen with   id en tical  E C f ea tu r es.  On e   m ajo r   o b s tacle   is   an aly zin g   an d   e x tr ac tin g   c h ar ac ter is tics   to   d etec ca r d iac   d is ea s es.  T h d is tin ct  ch ar ac ter is tics   o f   ea ch   p atien t s   r h y t h m   th at  m ay   v ar y   f r o m   t h t r ain in g   s et  ar n o tak en   in to   ac co u n b y   th ar r h y th m ia  class if icatio n   alg o r ith m s   cu r r en tly   in   u s e.   T h ese  alg o r ith m s   m ak u s o f   r elativ ely   tin y   tr ain in g   d atasets .   As  r esu lt,  it s   p o s s ib le  th at  th ex is tin g   tech n iq u es  wo n wo r k   as  well  i n   p r ac tical  s itu atio n s .   T h g ath er in g   o f   p atien t s   lo n g - ter m   E C r ec o r d s   is   m ad ea s ier   b y   lo n g - ter m   E C G   m o n ito r in g   eq u ip m en t,  wh ich   h el p s   to   ad d r ess   th is   p r o b le m .   W ith   th ese  g ad g ets,  au to m ated   ca teg o r izatio n   m eth o d s   ar a p p lied   [ 1 2 ] .   Kir an y az s   r ea l - tim e   p atien t - s p ec if ic  E C class if icatio n   tec h n iq u e   is   th e   o n l y   way   to   cla s s if y   lo n g - ter m   E C r ec o r d in g s   o f   p at ien t;  Z h an g   p r o p o s ed   p atien t - s p ec if ic  E C cla s s if icatio n   m eth o d   u s in g   R NN  to   class if y   E C b ea t s   with   d i f f er en h ea r r ates  an d   ca p tu r e   tem p o r al  co r r elatio n   f r o m   E C s ig n al  s am p les.   1 C NNs   s er v as  th f o u n d atio n   f o r   th is   m eth o d .   te ch n iq u f o r   ca teg o r izin g   f i v t y p ical  k in d s   o f   ar r h y th m ia  s ig n als  u s in g   a   o n e - d im en s io n al  C NN   ( 1 D - C N N)   [ 1 3 ] .   d ee p   two - d im en s i o n al  C NN   was  u s ed   b y   J u n   as  a   u s ef u m eth o d   f o r   id e n tify in g   E C ar r h y t h m ias.  I n   th ar ea   o f   p atter n   r ec o g n itio n ,   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       A d va n ce d   d ee p   a tten tio n   n eu r a l in feren ce   n etw o r fo r   en h a n ce d   a r r h yth mia     ( H.   S u mit h a )   1167   af o r em en tio n ed   n eu r al  n etwo r k   h as  d e m o n s tr a ted   e x ce p ti o n al  p er f o r m a n ce .   T h r o u g h   t h u s o f   tr an s f er   lear n in g   f r o m   2 D   d ee p   C NN  f ea tu r es,   th is   m eth o d   was  a b le  to   class if y   E C d is o r d er s .   T h e   m eth o d o lo g y   o u tlin ed   was  em p l o y ed   to   id e n tify   an d   class if y   f o u r   d is cr ete  E C p atter n s .   I n   th eir   s tu d y ,   [ 1 4 ]   i n t r o d u ce d   a   n o v el  tech n i q u f o r   ca r r y in g   o u f ea tu r e x tr ac tio n   ac r o s s   m an y   d o m ain s .   T h p r o p o s ed   ap p r o ac h   co m b in es  W T   with   k er n el - I C A.   T h d at was  co m p r ess ed   u s in g   PC A.   T h I C ap p r o ac h   was  ap p li ed   to   th e   E C d ata   to   d etec f ea tu r es  an d   m in im ize  d im en s io n a lity   [ 1 5 ] .   Sele ctin g   s p ec if ic  tr aits   i s   s o m eti m es  b ased   o n   th e   ev alu atio n   o f   ex p er ien ce .   Am o n g   th ch ar ac ter is tics   ar h ig h er - o r d er   s p ec tr a,   lin ea r   an d   n o n lin ea r   f ea tu r es,   s p ar s f ea tu r es,  en tr o p y - b ased   f ea tu r es,  an d   s tatis tical  f ea tu r es.       3.   P RO P O SE M E T H O D   T h p r o p o s ed   DANI m eth o d o lo g y   c o n s is ts   o f   d etailed   ac co u n o f   th p r o ce d u r es  an d   tech n iq u es  em p lo y ed   t o   co llect  d ata  an d   tak E C Gs.  I n itially ,   th p r o ce s s   o f   co n v er tin g   E C im p u ls es  in to   s p ec tr o g r am s   is   an aly ze d ,   an d   th p r o p o s ed   ap p r o ac h   in te g r ates  o n e - d im en s io n al  E C d ata  with   th c o r r esp o n d in g   two - d im en s io n al  s p ec tr al  im ag es  u s in g   m u ltimo d al  f ea tu r f u s io n .   B ec au s o f   th is   in teg r atio n ,   th d ata  is   co llected   in   b o th   th e   tem p o r al   an d   f r eq u en cy   d o m ai n s ,   wh i ch   allo ws  co m p r eh e n s iv u n d er s tan d in g   o f   th ca r d iac  s ig n als.  Ad d itio n ally ,   d ee p   atten tio n   n etwo r k - b a s ed   f ea tu r ex tr ac tio n   en c o d e r   was  s p ec if ically   d ev elo p e d   to   e x tr ac f ea tu r es  f r o m   o n e - d im en s io n al  E C d ata  s ig n als  an d   s p ec tr u m   im a g es.  Dee p   atten tio n   n etwo r k s   ar o f ten   em p lo y ed   in   s ev er al  d o m ain s ,   in clu d in g   n atu r al  lan g u ag p r o ce s s in g .   Ho wev er ,   th eir   ap p licatio n   in   E C s ig n al  an al y s is   is   n o v el,   p ar ticu lar ly   wh e n   in teg r ated   with   i n f er en c m o d el  lo g ic.     Dee p   atten tio n   n etwo r k s   ar an   ec o n o m ical  m ea n s   o f   r e p r esen tin g   co m p lex   p atter n s   a n d   l o n g - r a n g e   co n n ec tio n s   in   E C d ata.   Fu r t h er m o r e ,   m o r ac c u r ate  ca te g o r izatio n   a n d   f o r ec asti n g   o f   E C d ata  is   ca r r ied   o u b y   ex am in in g   th co m b in ed   m u lti - m o d al  attr ib u tes  th r o u g h   th u tili za tio n   o f   an   in f er en ce   m o d el.   T h e   in teg r atio n   o f   th in f er en ce   m o d el  s y s tem   o v er c o m es  m ajo r   b ar r ier   in   ap p ly in g   DL   to   m ed ical  d ata  an d   en h an ce s   th ac cu r ac y   o f   th e   m o d el s   p r e d ictio n s .   T h in f er en ce   m o d el  m o d u le  en h a n ce s   th d iag n o s tic  p r o ce d u r e s   r o b u s tn ess   b y   p r o v id in g   m ea n s   to   h an d le  th in h er e n u n ce r tain ties   a n d   v ar iab ilit ies  in   E C r ea d in g s .   Fig u r e   1   p r esen ts   th co m p r e h en s iv s ch em atic  o f   th m o d el s   f r am e.           Fig u r 1 .   Pro p o s ed   DANI a r ch itectu r e       3 . 1 .     E f f icient   s ig na l t ra ns f o r m a t io n   T h f u n d a m en tal  m o d u le  o f   th win d o wed   Fo u r ier   tr an s f o r m   ( W FT)   is   to   d ec o m p o s th s ig n al  in to   an   u n lim ited   n u m b er   o f   s m aller   s eg m en ts   an d   s u b s eq u en tl y   p er f o r m   win d o p r o ce s s in g   to   ea ch   o f   th ese   s eg m en ts .   T h win d o wed   s m a ll  s eg m en s ig n al  m ay   b a n al y ze d   u s in g   th Fo u r ier   tr a n s f o r m   s u b s eq u e n tly   it  is   co n s id er ed   as a   s tatio n ar y   s ig n al.   Ass u m th s ig n al  is   ( ) ,   th tr an s f o r m atio n   o f   th s ig n al  is   th en   ap p lied   as g iv en   in   ( 1 ) .       (  , ) =       ( ) ( ) 2    ( 1 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 9 ,   No .   2 ,   Au g u s 20 25 :   1 1 6 4 - 1 175   1168   W h er e   in     is   f r eq u en cy   an d   ( )   is   th win d o f u n ctio n ,   f o r   f u r t h er   p r o ce s s in g   o f   th Fo u r ier   t r an s f o r m   o n   th s ig n al  f o r   th lo ca l   tim e - f r eq u e n cy   p la n e,   lim ited   win d o f u n ctio n   ( )   is   ad d ed   b ef o r th Fo u r ier   tr an s f o r m s   s o   th is   f u n ctio n   s eg m en ts   th n o n - s tatio n ar y   s ig n al  in to   u n li m ited   n o   o f   s eg m en ts ,   with in   th ac tio n   o f   th win d o f u n ctio n   ( ) ,   th Fo u r ier   tr an s f o r m atio n   is   p er f o r m ed   o n   ea c h   s eg m e n o f   th s ig n al  h en ce   o b tain in g   th e   lo ca l   s p ec tr u m   d if f er en c at   v ar io u s   tim es.  T h f r eq u en cy   ass o ciate d   with   ea ch   s eg m en o f   th e   s ig n al   d eter m in es   th a ctio n   o f   th e   win d o f u n ctio n   ( ) ,   th e   s m aller   it  is   h ig h er   its   r e s o lu tio n   is ,   th e   tim an d   b an d wid t h   o f   th e   w in d o ar e   co n tr ad icto r y   an d   th lim it  s ize  o f   th win d o w   is   ar b itra r ily   v er y   s m all,   o n ce   af ter   win d o win g   t h s ig n al  ( )   th Fo u r ier   tr an s f o r m   is   f u r th er   co n n ec ted   to   tim v ar iab le.   T h win d o f u n ctio n   is   ev alu ated   b y   th ( 2 ) .     ( , ) ( ) = ( ) , ( ) 2 ( )   ( 2 )     Her   d en o tes  th f r eq u en cy   s h if p ar am eter   f o r   th win d o wh er ea s     d en o tes  th e   tim s h if p ar am et e r   win d o w,   b y   ass u m in g   o p er ati o n s   lik =    an d   =  ,   th is   s ig n al  tr an s f o r m atio n   is   r ep r esen ted   b y   ( 3 ) .   W h er ( )   is   th co ef f icien o f   th W FT  tr an s f o r m ,   f r o m   th ab o v eq u atio n   wh er ein    ,   ( , B )   tr an s f o r m s   th s ig n al  as  s eg m en ted   s er ies  o f   r ec tan g u lar   e q u al  b lo ck s   at  eq u al  in ter v als  with in   th v ar iab le   ,    .   T h eq u al  r eso lu tio n   o f   th e   s ig n al  m ap p ed   b y   2 ( ) -   2 ( 2 )   f o r   th ti m e - f r eq u en cy   p lan is   an   ess en tial f ea tu r o f   th W FT  tr an s f o r m .     , ( ) = { , , } = { ,  , }   ( 3 )     3 . 2 .     Dee a t t ent io n net wo rk - ba s ed  f ea t ure  ex t ra ct i o n   I n   th is   s ec tio n ,   th an aly s is   o f   th s tr u ctu r o f   th f ea tu r ex tr ac tio n   m o d u le  is   ca r r ied   o u t.  Dee p   atten tio n   n etwo r k   d esig n s   ar e   th b asis   o f   th is   tech n iq u e   f o r   r ec o g n izin g   an d   ex tr ac ti n g   cr u cial  in f o r m atio n   f r o m   s p ec tr al  im ag es   an d   E C s ig n als.  T h is   b im o d al   ap p r o ac h   u tili ze s   th e   d ee p   atten tio n   n etwo r k s   a b ilit y   to   d is tin g u is h   co m p lex   p atter n s   an d   d is tan co n n ec tio n s   f r o m   th in p u t,  in ter p r etin g   it  as  p a r ticu lar ly   v alu ab le   f o r   d ec o d in g   th co m p lex   s tr u ctu r es  o b s er v ed   in   s p ec tr al  im ag es  an d   E C d ata.   T h e   d ee p   atten tio n   n etw o r k   m o d el  h as  ac h iev e d   s ig n if ic an u s d u t o   its   ef f ec tiv e n ess   in   h an d lin g   s eq u e n tial  d ata  s in ce   its   in itial  d ev elo p m e n f o r   n atu r al  lan g u ag p r o ce s s in g   ap p licatio n s .   Dee p   atten tio n   n etwo r k - b ased   m o d els  s u r p ass   co m p u ter   v is io n   task s   s u ch   as  class if icatio n ,   d etec tio n ,   an d   s eg m en tatio n ,   as   well  as  ad d r ess in g   ch allen g es  in   n atu r al  lan g u ag p r o ce s s in g .     Fig u r 1   illu s tr ates  th s tr u ctu r o f   t h ty p ical  d ee p   atten ti o n   n etwo r k ,   wh ich   co n s is ts   o f   g r o u p   o f   en co d er s   an d   g r o u p   o f   d ec o d er s .   T h s elf - atten tio n   m ec h a n is m   is   th m o s e s s en tial   co m p o n e n in   b o th   th e   en co d er   an d   d ec o d e r .   T h d e ep   atten tio n   n etwo r k   m o d el  u tili ze s   th s elf - atten tio n   ap p r o ac h   to   ac cu r atel y   d etec g lo b al   r elatio n s h ip s   ac r o s s   d if f er en t   r eg i o n s .   Dee p   atten tio n   n etwo r k   s u r p a s s es  C NN  an d   R NN  in   ad d r ess in g   s eq u en ce   p r o b lem s   d u to   th e   s am u n d e r ly in g   c au s e.   T h s elf - atten tio n   m ec h an is m ,   wh ich   is   th m ain   m ec h a n is m   o f   th e   m o d el,   allo ws  it  to   p r io r itize  d if f e r e n p ar ts   o f   t h in p u d ata.   T h is   en ab les  th e   m o d el   to   r ed u ce   th im p ac o f   less   s ig n if ican ch ar ac ter is tics   an d   co n ce n tr ate  o n   th e   s ig n if ica n o n es.  T h e   d ee p   atten tio n   n e two r k   ar ch itectu r e   is   ad ap ted   f o r   s u itab le  an aly s is ,   en ab lin g   u s   to   an aly ze   b o th   two - d im en s io n a l   s p ec tr al  im ag es  an d   o n e - d i m en s io n al  E C d ata.   T h m o d el  co n s is ts   o f   two   p ar a llel  b r an ch es,  ea ch   s p ec ialized   f o r   p r o ce s s in g   a   d is tin ct  d ata  m o d ality .   T h n ex t,  s tep   in   th is   p r o ce s s   is   ca lcu l atin g   d ata   f o r   b o th   E C s ig n als   an d   th co r r esp o n d in g   s p ec tr al  im ag es  in   th f ea tu r ex tr ac tio n   m o d el  b ased   o n   d ee p   atten tio n   n etw o r k s .   T h is   p r o ce s s   co n cl u d es  with   th in teg r atio n   o f   c h ar ac ter is tics .   T h o b jectiv o f   th is   p r o ce s s   is   to   ex tr ac an d   m er g th m o s ess en tial  d ata  f r o m   b o th   m o d alities   f o r   f u r th er   a n aly s is   u s in g   s er ies  o f   co m p u ter   p h ases .   Fo r   th e   E C s ig n al  an al y s is ,   th d ee p   atten tio n   n etwo r k   p r o ce s s es  th in p u s ig n al    co n s is tin g   o f     d ata  p o in ts   r esu ltin g   in   s eq u en ce   o f   f ea tu r v ec t o r s   = [ 1 , 2 , , ] .   E ac h     is   a   f ea tu r d en o ted   b y   a   tim s tep ,   th e   co m p u tatio n   is   d en o ted   at  th e   d ee p   atten tio n   n etwo r k   lay er   f o r   th e   E C b r an ch   is   d en o ted   b y   th s elf - atten tio n   m ec h a n is m   d ef in ed   as  s h o wn   in   ( 4 ) .   T h s elf - atten tio n   m ec h a n is m   ev al u ates  th atten tio n   s co r es a t v ar io u s   p o s itio n s   o f   th in p u t seq u en ce   to   f o cu s   o n   th in ter d ep en d en cies ir r esp ec tiv o f   th p o s iti on  as  f o llo ws  in   ( 4 ) .   Her ,          is   th q u er y ,   k ey ,   an d   v alu m atr ice s   d er iv ed   th r o u g h   th e   in p u t,   a n d     is   th k ey   d im en s io n   ev al u ated   a s   g iv en   in   ( 5 ) .     ( , , ) =   ( )   ( 4 )     =     =   ( 5 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       A d va n ce d   d ee p   a tten tio n   n eu r a l in feren ce   n etw o r fo r   en h a n ce d   a r r h yth mia     ( H.   S u mit h a )   1169   =       , ,   ar weig h m atr ices  r an d o m l y   in itialized   at  th in itial  o f   th n etwo r k   tr ain in g ,   th eir   v al u is   ad ju s ted   as  th b ac k p r o p a g atio n   n etwo r k   a n d   r   is   g iv en   as  th in p u to   th s elf - atten tio n   lay er .   E n h a n ce d   atten tio n   m ec h a n is m   ( E AM )   is   th ex ten s io n   o f   th e   atten tio n   m ec h a n is m   th at  u s es  m u ltip le  p ar allel  atten tio n   to   en h an ce   th m o d el s   ab ilit y   th at  ex tr ac t th d ata  f ea tu r es.  E ac h   h ea d   ca p tu r es th v ar ied   atten tio n   f o cu s   at  s im ilar   tim asp ec th E AM   h as  ce r tain   s im ilar itie s   th at  c ap tu r v ar io u s   f ea t u r es  ir r esp ec tiv o f   way .   T h e   s p ec if ic  im p lem en tatio n   h e r i s   s im ilar   m ec h an is m   f o r   s ev er al  s ets  o f   weig h m atr ices.  T h ev al u atio n   is   as  s h o wn   in   ( 6 ) .   Af ter   th is ,   th o u tp u f o r   ea ch   p o s itio n   g o es  th r o u g h   f ee d - f o r war d   n etw o r k   ap p lied   at  th e   in d iv id u al   p o s itio n ,   th r o u g h   th p o s itio n - wis f ee d - f o r war d   n etwo r k   as g iv e n   in   ( 7 ) .     = ( , , )     ( , , ) =   (  1 , . . ,  )   ( 6 )     ( ) =  ( 0 , 1 + 1 ) 2 + 2   ( 7 )     T h is   ap p lies   to   ea ch   elem e n o f   th s eq u en ce   th at  e n s u r es  t h at  th m o d el  ca p tu r es  th lo ca co n tex with in   ea ch   p o i n o f   t h s ig n al.   Ho wev er ,   f o r   t h s p ec tr al  im ag an aly s is   th in p u s p ec tr al  im ag is   d en o ted   b y   th s eq u en ce   o f   v e cto r s   as  = [ 1 , 2 , , ]   wh er ein   ea ch     co r r ela tes  to   p r o ce s s ed   r eg io n   o f   th im ag e.   T h v ec to r s   ar p r o ce s s ed   b y   th d ee p   atten tio n   n etwo r k s   r elev an to   E C s ig n al  an aly s is ,   th r o u g h   s elf - atten tio n   an d   f ee d - f o r wa r d   n etwo r k s   as  s p atial  an d   f r eq u en c y - d o m ain   f ea tu r es.  Up o n   r ec eiv i n g   th e   f ea tu r r e p r esen tatio n      an d    ,   th n ex t   p h ase  is   to   in te g r a te  th ese  f ea tu r es  with in   an   in teg r ated   r ep r esen tatio n   th at  ca p tu r es   th i n s ig h ts   th r o u g h   b o th   tim e - d o m ain   an d   f r eq u e n cy - d o m ain   d ata.   T h is   in teg r atio n   is   s h o wn   b elo in   ( 8 ) .   Alg o r ith m   1   s h o ws th D ANI a lg o r ith m .     = (  + 1 )   ( 8 )     Alg o r ith m   1 .   Pro p o s ed   DANI alg o r ith m   Input   Input:       = { ( , ) } = 1   , here    is the    ECG signal along with the  relevant label;   Step 1   For each signal    in the dataset    do   Step 2       Normalize ECG signals     , through the min - max normalization   Step 3        Use WFT to get spectral images;   Step 4   End for   Step 5   For each normalized  ,    in the dataset    do   Step 6        Use the Deep Attention Networ k - based model for feature extraction through  ,    Step 7        Use the Deep Attention network - based model for feature extraction from spectral  images;   Step 8   End for   Step 9    Features extracted are   , 1 ;   Step 10   For the set of features extrac ted the       1   do   Step 11          Integrated features through integration accordingly as to eq (11)   Step 12          Get integrated features as     Step 13           Use adaptive input encoding (AIE) to get     according to eq 13   Step  14            Use output extraction (OE) to get    according to eq 13   Step 15          End for   Step 16     For each step output    do   Step 17          Predict the class of the ECG signal   Step 18   End for   Step 19   Return predicted variables as { } = 1   output   Pre dicted variables    for each ECG signal       4.   P E RF O RM A NCE  E VA L U AT I O N   T h p er f o r m an ce   e v alu atio n   i s   ca r r ied   o u with   th ex is tin g   s tate - of - ar tech n iq u es  an d   th p r o p o s ed   m o d el  u s in g   m et r ics  s u ch   as   a cc u r ac y   ( AC C ) ,   p r ec is io n   ( PR E ) ,   r ec all  ( R E ) ,   an d   F1 - s co r e .   T h b aselin m eth o d s   f o r   co m p a r is o n   in clu d r an d o m   f o r est  ( R F) lo g is tic  r eg r ess io n   ( L R ) ,   K - m ea n s   c l u s ter in g ,   Gau s s ian   Naiv B ay es,  K - n ea r est  n eig h b o r s   ( KNNs) ,   SVM,   d ec is io n   tr ee s   ( DT ) ,   C NN,   R NN,   C NN+ R NN,   E S,  an d   DANI N.   T h ev alu atio n   aim s   to   co m p ar t h p e r f o r m an ce   o f   th ese  m o d els  to   d eter m in e   th m o s ef f ec tiv e   m eth o d s   in   ter m s   o f   th ese  m et r ics.  T h r esu lts   ar s h o wn   in   t h f o r m   o f   g r ap h s   an d   tab les.     4 . 1 .     Resul t s   Fig u r 2   d ep icts   th AC C   o f   v ar io u s   ML  an d   DL   m o d els.   T h m o d els  in clu d RF LR ,   K - m ea n s   cl u s ter in g ,   Gau s s ian   Naiv B ay es,  KNNs ,   SV M,   DT ,   C NN ,   R NN,   C NN+ R NN,   E S,  an d   DANI N.   T h ch ar Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 9 ,   No .   2 ,   Au g u s 20 25 :   1 1 6 4 - 1 175   1170   r ev ea ls   th at  th DANI an d   E m o d els  ex h ib it  th h ig h est  a cc u r ac y ,   clo s ely   f o llo wed   b y   C NN+ R NN,   R NN,   an d   C NN  m o d els,  all  o f   wh ic h   s u r p ass   th 9 5 m ar k .   DT   an d   SVM  s h o m o d er ately   h i g h   ac cu r ac y ,   ab o v e   8 0 %.  I n   co n tr ast,  KNNs ,   Gau s s ian   Naiv B ay es,  an d   K - m e an s   c lu s ter in g   p er f o r m   b elo 8 0 %,  with   LR   an d   R h av in g   th e   lo west  ac cu r a cies,  ar o u n d   7 0 %.  T h is   an al y s is   in d icate s   clea r   ad v a n t ag o f   DL   m o d els,  p ar ticu lar ly   th o s th at  co m b i n C NN  an d   R NN,   o v er   tr ad itio n al  ML  ap p r o ac h es in   ter m s   o f   ac cu r ac y .           Fig u r 2 .   Acc u r ac y   c o m p ar is o n   o f   e x is tin g   s tate - of - ar t te ch n iq u es with   DANI N       Fig u r 3   illu s tr ates  th p r ec i s io n   ( PR E )   o f   v ar io u s   ML  a n d   DL   m o d els,  in cl u d in g   D ANI N,   E S,   C NN+ R NN,   R NN,   C NN,   DT ,   SVM,   KNNs ,   Gau s s ian   Naiv B ay es,  K - m ea n s   c lu s ter in g ,   an d   LR .   T h e   DANI an d   E S   m o d els  ag ai n   to p   th e   ch ar t   with   t h h ig h est  p r ec is io n   v alu es,  i n d icat in g   th eir   s u p e r io r   p er f o r m an ce   in   co r r ec tly   id e n tify in g   p o s itiv in s tan ce s .   T h C NN+ R NN,   R NN,   an d   C NN  m o d els  a ls o   d em o n s tr ate  h i g h   p r ec is io n ,   r e f lectin g   th eir   ef f ec tiv e n ess   in   m in im izin g   f alse  p o s itiv es.  DT   an d   SVM  ex h ib it   m o d er ately   h ig h   p r ec is io n ,   f allin g   ju s b elo t h to p - tie r   m o d els.  KNNs ,   Gau s s ian   Naiv B ay es,  an d     K - m ea n s   c lu s ter in g   s h o lo wer   p r ec is io n ,   in d icatin g   h i g h er   r ate  o f   f alse  p o s itiv es  co m p ar ed   t o   th to p - p er f o r m in g   m o d els.  LR ,   wh il s lig h tly   b etter   th an   K - m ea n s   c lu s ter in g ,   s till   lag s   b eh in d   th o th er   m eth o d s .   T h is   an aly s is   h ig h lig h ts   th s u p er io r   p r ec is io n   o f   DL   m o d els,  p ar ticu lar ly   t h co m b in ed   C NN+ R NN   ap p r o ac h ,   co m p ar ed   to   tr ad itio n al  ML  m o d els.           Fig u r 3 .   Pre cisi o n   c o m p ar is o n   o f   e x is tin g   s tate - of - ar t te ch n iq u es with   DANI N     0 20 40 60 80 100 120 Ra ndom  f or e st Lo g i st i c  r e g r e ss i o n K- m e an s  c l us t e r i ng G au ss i an   na i v e  b ay e s K- ne ar e st  n e i g hb o r s S V M D e c i si o t r e e s C N N RNN C N N + R N N ES PS Acc u ra cy Me th o d o logy A C C 0 20 40 60 80 100 120 Lo g i st i c  r e g r e ss i o n K- m e an s  c l us t e r i ng G au ss i an   na i v e  b ay e s K- ne ar e st  n e i g hb o r s S V M D e c i s i o n  t r e e s C N N R N N C N N + R N N ES PS Prec is ion   Valu e Me th o d o logy P R E Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       A d va n ce d   d ee p   a tten tio n   n eu r a l in feren ce   n etw o r fo r   en h a n ce d   a r r h yth mia     ( H.   S u mit h a )   1171   Fig u r 4   p r esen ts   th ( R E )   o f   v ar i o u s   ML   an d   DL   m o d el s ,   in clu d in g   DANI N,   E S,   C NN+ R NN,   R NN,   C NN,   DT ,   SVM,   KNN s ,   Gau s s ian   Naiv B ay es,  K - m ea n s   c lu s ter in g ,   LR ,   an d   RF .   T h DANI an d   E m o d els  ex h ib it  th h ig h est  r ec all  v alu es,  b o th   at  1 0 0 ,   in d ica tin g   th eir   ex ce p tio n al  p e r f o r m an ce   in   id en tify in g   all  r elev an in s tan ce s   ( tr u p o s itiv es).   T h C NN+ R NN  m o d el  f o llo ws  clo s ely   with   r ec all  v alu o f   9 3 . 7 6 ,   d em o n s tr atin g   its   ef f ec tiv en es s   in   m in im izin g   f alse  n eg ativ es.  R NN  an d   C NN  m o d els  also   s h o h ig h   r ec all   v alu es,  at  8 7 . 2 5   an d   8 8 . 1 2   r esp ec tiv ely ,   s h o wca s in g   th eir   ab ilit y   to   id en tify   lar g p o r tio n   o f   r elev a n t   in s tan ce s .   DT   an d   SVM  s h o m o d er atel y   h i g h   r ec all  v al u es,  at  8 7 . 5 5   an d   8 6 . 2 8   r esp e ctiv ely ,   in d icatin g   a   g o o d   b alan ce   b etwe en   tr u e   p o s itiv es  an d   f alse  n e g ativ es.  I n   co n tr ast,  KNNs  ( 7 8 . 2 2 ) ,   Gau s s ian   Naiv B ay es  ( 7 9 . 4 4 ) ,   a n d   K - m ea n s   c lu s ter i n g   ( 7 0 . 3 3 )   ex h i b it  lo wer   r ec all  v alu es,  r ef lectin g   h i g h er   r at o f   f alse  n eg ativ es   co m p ar ed   to   th to p - p e r f o r m in g   m o d els.  LR   an d   R p er f o r m   s im ilar ly ,   with   r ec all  v alu es   o f   9 1 . 0 8   a n d   8 4 . 8 5   r esp ec tiv ely ,   s lig h tly   b elo t h o s o f   th b etter - p e r f o r m in g   m o d els.  T h is   an aly s is   u n d e r s co r es  th s u p er io r   r ec all  o f   DL   m o d els,  p ar ticu l ar ly   th c o m b in e d   C NN+ R N ap p r o ac h ,   c o m p ar e d   to   tr a d itio n al  ML  m o d els,  in d icatin g   th eir   r o b u s tn ess   in   id en tify in g   r elev an t i n s tan ce s .           Fig u r 4 .   R ec all  co m p a r is o n   o f   ex is tin g   s tate - of - ar t te ch n iq u es with   DANI N       Fig u r 5   s h o ws  th F1 - s co r e   o f   v ar i o u s   ML  an d   DL   m o d e ls ,   in clu d in g   DANI N,   E S,  C NN+ R NN ,   R NN,   C NN,   DT ,   SVM,   KNN s ,   Gau s s ian   Naiv B ay es,  K - m ea n s   c lu s ter in g ,   LR ,   an d   RF .   T h DANI an d   E m o d els  ac h iev th h ig h est  F1 - s co r e s ,   b o th   at  1 0 0 ,   in d i ca tin g   th eir   b alan ce d   p er f o r m an ce   in   ter m s   o f   p r ec is io n   an d   r ec all.   T h e   C NN+ R NN  m o d el  f o llo ws  clo s e ly   with   an   F1 - s co r e   o f   9 4 . 2 5 ,   d em o n s tr atin g   its   ef f ec tiv h an d lin g   o f   b o th   tr u p o s itiv es  an d   m in im izin g   f alse  p o s itiv es  an d   n eg ativ es.  R NN   an d   C N N   m o d els  also   p e r f o r m   well  with   F1 - s co r e s   o f   9 0 . 5 6   an d   8 9 . 4 6 ,   r esp ec tiv ely ,   s h o w ca s in g   th eir   r o b u s p er f o r m an ce .   DT   an d   SVM  ex h ib it  m o d e r ately   h ig h   F1 - s co r e s ,   at  8 5 . 8 1 ,   an d   r ec all.   I n   co n tr ast,  KNNs   ( 7 8 . 8 6 ) ,   Gau s s ian   Naiv B ay es  ( 7 4 . 9 5 ) ,   an d   K - m ea n s   c lu s ter in g   ( 7 6 . 5 7 )   s h o lo we r   F1 - s co r e s ,   in d icatin g   less   b alan ce d   p er f o r m an ce   co m p ar ed   to   t h to p - p er f o r m in g   m o d els.  LR   an d   R h av th l o west  F1 - s co r e s ,   at  7 8 . 6 5   an d   7 4 . 7 2 ,   r esp ec tiv el y ,   in d icatin g   th eir   lo wer   o v er all  p er f o r m an ce .   T h is   an al y s is   h ig h lig h ts   th s u p er io r   F1 - s co r e s   o f   DL   m o d els,  p ar ticu lar ly   th c o m b in e d   C NN+ R N ap p r o ac h ,   c o m p ar ed   to   tr a d itio n al   ML  m o d els.   T ab le  2   p r esen ts   tab u lar   c o m p ar is o n   o f   v ar io u s   m o d els  ac r o s s   m u ltip le  m etr ics,  in clu d in g   r ec all  ( R E )   an d   p r ec is io n   ( PR E )   f o r   d if f er en class es  ( N,   S,  V,   F) .   Fig u r 6   illu s tr ates  th p er f o r m an ce   o f   v ar io u s   m o d els  ac r o s s   m u ltip le  m etr ic s ,   in clu d in g   r ec all  ( R E )   a n d   p r ec is io n   ( PR E )   f o r   d if f e r en cl ass es  ( N,   S,  V,   F).   T h m o d els  co m p ar ed   a r M R FO - SV M,   f u s ed   tr an s f o r m e r ,   DNN - en s em b le,   lig h tr an s f o r m er ,   W av eI Net - Db 6 ,   W av eI Net - Sy m 4 ,   MA HA,   I SF n et - 1 4 ,   E C GT r an s Fo r m ,   E S,  a n d   DANI N.   D A NI an d   E m o d els   co n s is ten tly   ac h iev e   h ig h   v al u es  ac r o s s   all  m etr ics,   in d ica tin g   th eir   r o b u s p e r f o r m an ce   with   n ea r - p e r f ec t   r ec all  an d   p r ec is io n   v al u es.  E C GT r an s Fo r m   an d   MA HA  als o   d em o n s tr ate  s tr o n g   p er f o r m an ce ,   p ar ticu lar ly   in   r ec all  an d   p r ec is io n   f o r   m o s class es,   p o s itio n in g   th em   am o n g   th to p   m o d els.  I n   co n tr ast,  I SF n et - 1 4   ex h ib its   s ig n if ican d r o p   in   s o m m etr ics,  p ar ticu lar ly   in   r ec all  ( N)   an d   p r ec is io n   ( N) ,   s u g g est in g   a   h ig h e r   r ate   o f   0 20 40 60 80 100 120 R an do m  f o r e st Lo g i st i c  r e g r e ss i o n K- m e an s  c l us t e r i ng G au ss i an   na i v e  b ay e s K- ne ar e st  n e i g hb o r s S V M D e c i si o t r e e s C N N R N N C N N + R N N ES PS Re aca ll  Valu e Me th o d o logy RE Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 9 ,   No .   2 ,   Au g u s 20 25 :   1 1 6 4 - 1 175   1172   f alse  n eg ativ es  an d   less   ac cu r ate  p o s itiv p r e d ictio n s   f o r   th i s   class .   L ig h tr an s f o r m er   an d   f u s ed   tr a n s f o r m er   m ain tain   b alan ce d   p er f o r m an ce   ac r o s s   m o s m etr ics,  th o u g h   n o as  h ig h   as  th to p - p er f o r m in g   DANI an d   E m o d els.  W av eI Net - Db 6   an d   W av eI Net - Sy m 4   s h o v ar y in g   r esu lts ,   with   n o tab le  d r o p s   in   ce r tain   m etr ics,  re f lectin g   less   co n s is ten cy .   DNN  en s em b le  d is p lay s   lo wer   p er f o r m an ce ,   esp ec ially   in   r ec all  ( V)   an d   p r ec is io n   ( V) ,   in d icatin g   ch alle n g es  in   c o r r ec tly   id en tif y in g   an d   class if y in g   r elev a n in s tan ce s   in   th ese  class e s .   Ov er all,   th ch ar t   h ig h lig h ts   th e   s u p er io r   a n d   c o n s is ten p er f o r m an c o f   DANI an d   E m o d els  ac r o s s   all  m etr ics,   wh ile  o th er   m o d els  s h o v a r y in g   d eg r ee s   o f   ef f ec tiv en ess ,   with   s o m e   ex ce llin g   in   s p ec if ic  ar ea s   b u n o ac r o s s   th b o ar d .           Fig u r 5 .   F1 - s co r co m p ar is o n   o f   ex is tin g   s tate - of - ar t te ch n i q u es with   DANI N       T ab le  2 .   C o m p a r is o n   tab le   M e t h o d s   R (N)   P R (N)   R (S)   P R (S)   R (V)   P R (V)   R (F)   P R (F)   A v e r a g e   RE   A v e r a g e   P R E   A v e r a g e   F1 - sco r e   M R F O - S V M   [ 1 6 ]   9 8 . 8   9 8 . 7   98   9 9 . 3   9 8 . 2   9 6 . 4   96   9 7 . 8   9 7 . 8   9 7 . 6   9 7 . 7   9 7 . 7   F u se d   t r a n sf o r mer [ 1 7 ]   9 9 . 2   9 9 . 2   9 4 . 8   9 1 . 4   6 9 . 3   8 7 . 4   8 6 . 5   8 7 . 7   9 2 . 6   9 0 . 1   9 0 . 1   9 0 . 1   DNN - e n sem b l e   [ 1 8 ]   9 3 . 1   9 8 . 1   8 3 . 1   9 0 . 9   4 9 . 4   8 0 . 2   4 9 . 4   7 6 . 4   6 8 . 7   8 6 . 4   78   78   Li g h t   t r a n sf o r mer   [ 1 9 ]   9 9 . 8   9 9 . 7   9 1 . 5   9 4 . 4   83   9 3 . 8   9 1 . 4   9 1 . 4   9 1 . 4   9 3 . 8   9 4 . 8   9 3 . 6   W a v e I N e t - D b 6   [ 2 0 ]   92   9 5 . 3   7 4 . 6   6 4 . 8   6 4 . 8   6 4 . 8   6 4 . 8   6 4 . 8   7 4 . 1   6 4 . 8   6 1 . 3   6 1 . 3   W a v e I N e t - S y m4   [ 2 1 ]   9 1 . 4   9 7 . 7   9 1 . 4   6 5 . 7   4 9 . 3   2 5 . 6   6 4 . 8   7 7 . 3   6 3 . 8   6 6 . 6   6 9 . 4   6 9 . 4   M A H A   [ 2 2 ]   9 9 . 5   9 1 . 9   9 9 . 4   85   8 4 . 9   9 0 . 1   9 1 . 8   9 1 . 8   9 3 . 9   8 9 . 7   8 9 . 7   9 3 . 2   I S F n e t - 1 4   [ 2 3 ]   6 3 . 5   6 3 . 8   9 6 . 1   9 1 . 8   9 9 . 4   9 8 . 6   8 5 . 4   8 3 . 1   8 6 . 1   8 4 . 3   8 4 . 2   8 4 . 2   EC G Tr a n sF o r m   [ 2 4 ]   9 9 . 7   9 7 . 8   9 9 . 7   8 9 . 2   9 3 . 8   8 6 . 5   9 6 . 6   9 3 . 6   9 7 . 6   9 1 . 8   9 3 . 3   95   ES [ 2 5 ]   9 9 . 8   9 9 . 7   9 7 . 5   9 7 . 7   9 1 . 7   9 5 . 7   1 0 0   9 6 . 8   9 7 . 5   9 5 . 2   9 6 . 4   9 6 . 4   D A N I N   ( P S )   9 9 . 9   9 9 . 8   9 8 . 4   9 8 . 8 7   9 3 . 4 3   9 6 . 7 6   1 0 0   9 7 . 8 6   9 8 . 7 6   9 6 . 7 6   9 7 . 8 6   9 7 . 8 7       Fig u r 7   p r esen ts   an   av er a g co m p ar is o n   o f   v ar io u s   m o d els  b ased   o n   th r ee   m etr ics:   av e r ag r ec all   ( R E ) ,   av er ag e   p r ec is io n   ( PR E ) ,   an d   a v e r ag F1 - s co r e.   T h m o d els  co m p ar ed   in clu d MRF O - S VM ,   f u s ed   tr an s f o r m er ,   DNN - en s em b le,   lig h tr an s f o r m er ,   W av eI Net - Db 6 ,   W a v eI Net - Sy m 4 ,   MA HA,   I SF n et - 1 4 ,   E C GT r an s Fo r m ,   E S,  an d   D ANI N.   Fro m   th ch ar t,  it  is   ev id en th at  th DANI an d   E m o d els  ex h ib it  s u p er io r   p e r f o r m an ce   ac r o s s   all  th r ee   m etr ics,  with   v alu es  cl o s to   o r   r ea c h in g   1 0 0 ,   in d ica tin g   th eir   ex ce llen t   b alan ce   b etwe en   r e ca ll,  p r ec is io n ,   an d   o v er all  ef f ec tiv en ess .   E C GT r an s Fo r m   an d   MA HA  also   p er f o r m   well ,   s h o win g   h ig h   av er a g v alu es a cr o s s   all  m etr ics,  p lacin g   th em   am o n g   th to p   p er f o r m er s .       0 20 40 60 80 100 120 R an do m  f o r e st Lo g i st i c  r e g r e ss i o n K- m e an s  c l us t e r i ng G au ss i an   na i v e  b ay e s K- ne ar e st  n e i g hb o r s S V M D e c i si o t r e e s C N N R N N C N N + R N N ES PS F1 - s core Me th o d o logy F1 - sc or e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       A d va n ce d   d ee p   a tten tio n   n eu r a l in feren ce   n etw o r fo r   en h a n ce d   a r r h yth mia     ( H.   S u mit h a )   1173       Fig u r 6 .   N,   S,  V,   F c o m p ar is o n   o f   ex is tin g   s tate - of - th e - ar t t ec h n iq u es with   DANI N       L ig h tr an s f o r m er   a n d   f u s ed   tr an s f o r m er   d e m o n s tr ate  b ala n ce d   p er f o r m an ce ,   with   av er ag v alu es   co n s is ten tly   h ig h ,   alth o u g h   s lig h tly   lo wer   th a n   t h to p   m o d els  DANI a n d   E S.  W av eI Net - Db 6   an d   W av eI Net - Sy m 4   s h o m o r v ar iab ilit y ,   with   s ig n if ican d r o p s   in   s o m m etr ics,  r ef lect in g   less   co n s is ten t   p er f o r m an ce .   DNN - en s em b le  an d   I SF n et - 1 4   h av n o ticea b l y   lo wer   av er a g v alu es,  p ar tic u lar ly   in   th r ec all,   in d icatin g   ch allen g es  in   id en tify in g   a ll  r elev a n in s tan ce s .   T h is   lo wer   p er f o r m an ce   im p ac ts   th eir   o v er all     F1 - s co r e ,   s u g g esti n g   n ee d   f o r   im p r o v em e n in   t h ese  m o d els.  Ov er all,   th ch a r h ig h lig h ts   th ex ce p tio n al   an d   c o n s is ten p er f o r m a n ce   o f   DANI an d   E S   m o d els  ac r o s s   all  m etr ics.  Oth er   m o d els  li k E C GT r an s Fo r m   an d   MA HA  also   s h o s tr o n g   p er f o r m an ce ,   wh ile  s o m m o d els   lik DNN - en s em b le  an d   I SF n et - 1 4   r eq u ir e   f u r th er   o p tim izatio n   t o   im p r o v th eir   av er a g r ec all  an d   p r ec is io n .           Fig u r 7 .   Av e r ag co m p ar is o n   o f   ex is tin g   s tate - of - ar t te ch n i q u es with   DANI N       5.   CO NCLU SI O N   I n   co n clu s io n ,   t h DANI m eth o d o l o g y   s ig n if ican tly   e n h an ce s   th ac c u r ac y   an d   tim elin ess   o f   ar r h y th m ia  d etec tio n   b y   in te g r atin g   o n e - d im e n s io n al  E C s ig n als  with   two - d im en s io n al  s p ec tr al  im ag es.   T h is   in n o v ativ e   ap p r o ac h   lev e r ag es  d ee p   atten tio n   n etwo r k - b ased   m o d els  f o r   s u p er io r   f ea tu r ex tr ac tio n   an d   in co r p o r ates  an   in f er e n ce   m o d el  s y s tem   f o r   im p r o v ed   in te r p r etab ilit y   an d   clin ical  u s ab i lity .   C o m p ar ativ an aly s is   with   tr ad itio n al  an d   s tate - of - th e - ar t   m eth o d s   d em o n s tr ates  th at  DANI ac h iev es  h ig h er   p er f o r m an ce   0 20 40 60 80 100 120 v alu e Me th od N ,S, V ,F  c omp aris on R E  ( N ) PR E  ( N ) R E  ( S ) PR E  ( S ) R E  ( V ) PR E  ( V ) R E  ( F ) PR E  ( F ) 0 20 40 60 80 100 120 v alu e Me th o d A v er ag c omp aris on A v e rage R E A ve rag e  P R E A ve rag e  F 1 S c o r e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.