这项工作提出了专门针对粒子探测器的低潜伏期图神经网络（GNN）设计的新型可重构体系结构。加速粒子探测器的GNN是具有挑战性的，因为它需要次微秒延迟才能在CERN大型强子撞机实验的级别1触发器中部署网络以进行在线事件选择。本文提出了一种自定义代码转换，并在基于互动网络的GNN中使用完全连接的图表中的矩阵乘法操作降低了强度，从而避免了昂贵的乘法。它利用了稀疏模式以及二进制邻接矩阵，并避免了不规则的内存访问，从而降低了延迟和硬件效率的提高。此外，我们引入了一种基于外部产品的基质乘法方法，该方法通过降低潜伏期设计的强度降低来增强。此外，引入了融合步骤，以进一步降低设计延迟。此外，提出了GNN特异性算法 - 硬件共同设计方法，该方法不仅找到了具有更好延迟的设计，而且在给定的延迟约束下发现了高精度的设计。最后，已经设计和开源了此低延迟GNN硬件体系结构的可自定义模板，该模板可以使用高级合成工具来生成低延迟的FPGA设计，并有效地利用资源。评估结果表明，我们的FPGA实施速度高24倍，并且消耗的功率比GPU实施少45倍。与我们以前的FPGA实施相比，这项工作的延迟降低了6.51至16.7倍。此外，我们的FPGA设计的延迟足以使GNN在亚微秒，实时撞机触发器系统中部署，从而使其能够从提高的精度中受益。

This white paper lays out a vision of research and development in the field of artificial intelligence for the next decade (and beyond). Its denouement is a cyber-physical ecosystem of natural and synthetic sense-making, in which humans are integral participants$\unicode{x2014}$what we call ''shared intelligence''. This vision is premised on active inference, a formulation of adaptive behavior that can be read as a physics of intelligence, and which inherits from the physics of self-organization. In this context, we understand intelligence as the capacity to accumulate evidence for a generative model of one's sensed world$\unicode{x2014}$also known as self-evidencing. Formally, this corresponds to maximizing (Bayesian) model evidence, via belief updating over several scales: i.e., inference, learning, and model selection. Operationally, this self-evidencing can be realized via (variational) message passing or belief propagation on a factor graph. Crucially, active inference foregrounds an existential imperative of intelligent systems; namely, curiosity or the resolution of uncertainty. This same imperative underwrites belief sharing in ensembles of agents, in which certain aspects (i.e., factors) of each agent's generative world model provide a common ground or frame of reference. Active inference plays a foundational role in this ecology of belief sharing$\unicode{x2014}$leading to a formal account of collective intelligence that rests on shared narratives and goals. We also consider the kinds of communication protocols that must be developed to enable such an ecosystem of intelligences and motivate the development of a shared hyper-spatial modeling language and transaction protocol, as a first$\unicode{x2014}$and key$\unicode{x2014}$step towards such an ecology.

Artificial intelligence methods including deep neural networks (DNN) can provide rapid molecular classification of tumors from routine histology with accuracy that matches or exceeds human pathologists. Discerning how neural networks make their predictions remains a significant challenge, but explainability tools help provide insights into what models have learned when corresponding histologic features are poorly defined. Here, we present a method for improving explainability of DNN models using synthetic histology generated by a conditional generative adversarial network (cGAN). We show that cGANs generate high-quality synthetic histology images that can be leveraged for explaining DNN models trained to classify molecularly-subtyped tumors, exposing histologic features associated with molecular state. Fine-tuning synthetic histology through class and layer blending illustrates nuanced morphologic differences between tumor subtypes. Finally, we demonstrate the use of synthetic histology for augmenting pathologist-in-training education, showing that these intuitive visualizations can reinforce and improve understanding of histologic manifestations of tumor biology.

噪声的去除或取消对成像和声学具有广泛的应用。在日常生活中，Denoising甚至可能包括对地面真理不忠的生成方面。但是，对于科学应用，denoing必须准确地重现地面真相。在这里，我们展示了如何通过深层卷积神经网络来定位数据，从而以定量精度出现弱信号。特别是，我们研究了晶体材料的X射线衍射。我们证明，弱信号是由电荷排序引起的，在嘈杂的数据中微不足道的信号，在DeNo的数据中变得可见和准确。通过对深度神经网络的监督培训，具有成对的低噪声数据，可以通过监督培训来实现这一成功。这样，神经网络就可以了解噪声的统计特性。我们证明，使用人造噪声（例如泊松和高斯）不会产生这种定量准确的结果。因此，我们的方法说明了一种实用的噪声过滤策略，可以应用于具有挑战性的获取问题。

我们介绍了一种考虑复杂的环境条件，在极地地区介绍了一种在极地地区长距离海上路线计划的方法。该方法允许构建优化的路线，描述了该过程的三个主要阶段：使用不均匀网格对环境条件进行离散建模，网格最佳路径的构建以及路径平滑。为了说明不同的车辆性能，我们构建了一系列数据驱动的功能，这些功能可以应用于环境网格，以确定给定容器和网格单元的速度限制和燃料要求，以图形和地理空间表示这些数量。在描述我们的结果时，我们展示了一个示例用途，用于Polar Research船RRS David Attenborough爵士（SDA）的路线规划，核算冰的性能特征，并验证韦德尔海地区的时空路线构建，南极洲。我们通过证明路线的变化取决于季节性海冰可变性，所使用的路线规划目标函数的差异以及其他环境条件（如电流）的存在来证明这种路线构建方法的多功能性。为了证明我们的方法的普遍性，我们在北极海洋和波罗的海中介绍了例子。本手稿中概述的技术是通用的，因此可以应用于具有不同特征的血管。我们的方法不仅可以拥有一个船只计划程序，而且我们概述了该工作流程如何适用于更广泛的社区，例如商业和乘客运输。

引入后二十年多，退火重要性采样（AIS）仍然是边际可能性估计的最有效方法之一。它依赖于一系列分布序列在可聊天的初始分布和利益的目标分布之间插值，我们从大约使用非均匀的马尔可夫链中模拟了分布。为了获得边际可能性的重要性采样估计，AIS引入了扩展的目标分布，以重新持续马尔可夫链提案。尽管已经大量努力通过更改AIS使用的提案分布，通过更改中间分布和相应的马尔可夫内核，但不被评估的问题是AIS使用方便但次优的扩展目标分布。这可能会阻碍其性能。我们在这里利用基于分数的生成建模（SGM）的最新进展来近似与Langevin和Hamiltonian Dynamics离散化相对应的AIS建议的最佳扩展目标分布。我们在许多合成基准分布和变异自动编码器上展示了这些新颖的，可区分的AIS程序。

晶体和分子感兴趣的特性，例如带隙，弹性和溶解度，通常相互关联：它们受相同的基础物理定律的控制。但是，当最新的图形神经网络尝试同时预测多个属性（多任务学习（MTL）设置）时，它们经常表现不佳。这表明图形网络可能无法完全利用这些潜在的相似性。在这里，我们研究了这种现象的潜在解释：每个物业损失表面的曲率都有很大变化，导致学习效率低下。曲率上的这种差异可以通过查看每个属性损耗函数的Hessians的光谱特性来评估，这是通过随机数值线性代数以无基质方式完成的。我们在两个基准数据集（材料项目（MP）和QM8）上评估我们的假设，并考虑这些发现如何为新颖的多任务学习模型的培训提供信息。

我们提出了一个开放域的社交聊天机器人Chirpy Cardinal。为了既有信息又有信息，我们的机器人以一种真实的，情感上的方式与用户聊天。通过将受控的神经产生与脚手架，手写的对话整合在一起，我们让用户和机器人都轮流推动对话，从而产生引人入胜且流利的体验。Chirpy Cardinal部署在Alexa奖Socialbot Grand Challenge的第四次迭代中，每天处理数千次对话，在9个机器人中排名第二，平均用户评级为3.58/5。

在这里，我们提出了一种称为歧管插值最佳传输流量（MIOFLOW）的方法，该方法从零星时间点上采集的静态快照样品中学习随机，连续的种群动力学。 Mioflow结合了动态模型，流动学习和通过训练神经普通微分方程（神经ode）的最佳运输，以在静态种群快照之间插值，以通过具有歧管地面距离的最佳运输来惩罚。此外，我们通过在自动编码器的潜在空间中运行我们称为Geodesic AutoCododer（GAE）来确保流量遵循几何形状。在GAE中，正规化了点之间的潜在空间距离，以匹配我们定义的数据歧管上的新型多尺度测量距离。我们表明，这种方法优于正常流，Schr \“ Odinger Bridges和其他旨在根据人群之间插值的噪声流向数据的生成模型。从理论上讲，我们将这些轨迹与动态最佳运输联系起来。我们评估了我们的评估使用分叉和合并的模拟数据，以及来自胚胎身体分化和急性髓样白血病的SCRNA-SEQ数据。

在过程挖掘中，发现技术使从事件日志自动构建业务流程模型成为可能。但是，结果通常无法达到模型复杂性及其拟合精度之间的平衡，因此需要进行手动模型调整。该论文提出了一种方法开采的方法，该方法基于模型复杂性和适应性的组合评估为模型优化提供半自动支持。为了在两种成分之间取得平衡，提出了一种模型简化方法，该方法基本上在所需的粒度下抽象了原始模型。此外，我们介绍了一个元态的概念，该元素的周期崩溃了，该循环可以潜在地简化模型并解释模型。我们旨在使用来自医疗保健领域不同应用程序的三个数据集证明技术解决方案的功能。它们是针对COVID-19大流行期间动脉高血压和医疗保健工作人员工作流动的患者的远程监测过程。案例研究还调查了各种复杂性度量和解决方案应用方式的使用，从而提供了有关改善过程模型中改善可解释性和复杂性/适应性平衡的更好实践的见解。