在索法机器人辅助手术过程中,对相互作用的知识可用于使人向人类操作员进行反馈并评估组织处理技能。然而,最终效应器的直接力传感是具有挑战性的,因为它需要生物相容性,可消毒和具有成本效益的传感器。使用卷积神经网络基于视觉的深度学习是提供有用力估计的一种有前途的方法,尽管关于对新场景和实时推理的概括仍然存在问题。我们提出了使用RGB图像和机器人状态作为输入的力估计神经网络。我们使用自收集的数据集,将网络与仅包含单个输入类型的变体进行了比较,并评估了它们如何推广到新观点,工作区位置,材料和工具。我们发现,基于视觉的网络对观点的变化很敏感,而仅州的网络对工作空间的变化却是强大的。具有状态和视觉输入的网络对于看不见的工具具有最高的精度,并且对观点的变化非常强大。通过特征去除研究,我们发现仅使用位置功能比仅使用力特征作为输入而产生的精度更好。具有状态和视觉输入的网络的准确性优于基于物理的基线模型。它显示出可比的准确性,但计算时间比基线复发性神经网络更快,这使其更适合实时应用。
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机器人辅助的微创手术(RMI)缺乏触觉反馈是在手术过程中安全组织处理的潜在障碍。贝叶斯建模理论表明,与没有经验的外科医生相比,在RMIS期间,具有开放或腹腔镜手术经验的外科医生可以发展为组织刚度的先验。为了测试先前的触觉经验是否导致远程操作的力估计能力提高,将33名参与者分配到三个训练条件之一:手动操纵,用力反馈的远程操作或无力反馈的远程操作,并学会了将硅胶样品张紧到一套力值。然后,他们被要求执行张力任务,以及先前未经触觉的任务,而无需反馈而在远程操作下进行不同的力量值。与远程操作组相比,手动组在训练的力量范围之外的张力任务中具有较高的力误差,但在低力水平下,在触诊任务中显示出更好的速度准确性功能。这表明训练方式的动力学会影响远程操作过程中的力估计能力,如果在与任务相同的动态下形成,则可以访问先前的触觉体验。
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Timely and effective feedback within surgical training plays a critical role in developing the skills required to perform safe and efficient surgery. Feedback from expert surgeons, while especially valuable in this regard, is challenging to acquire due to their typically busy schedules, and may be subject to biases. Formal assessment procedures like OSATS and GEARS attempt to provide objective measures of skill, but remain time-consuming. With advances in machine learning there is an opportunity for fast and objective automated feedback on technical skills. The SimSurgSkill 2021 challenge (hosted as a sub-challenge of EndoVis at MICCAI 2021) aimed to promote and foster work in this endeavor. Using virtual reality (VR) surgical tasks, competitors were tasked with localizing instruments and predicting surgical skill. Here we summarize the winning approaches and how they performed. Using this publicly available dataset and results as a springboard, future work may enable more efficient training of surgeons with advances in surgical data science. The dataset can be accessed from https://console.cloud.google.com/storage/browser/isi-simsurgskill-2021.
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Large language models (LLMs) have been shown to be able to perform new tasks based on a few demonstrations or natural language instructions. While these capabilities have led to widespread adoption, most LLMs are developed by resource-rich organizations and are frequently kept from the public. As a step towards democratizing this powerful technology, we present BLOOM, a 176B-parameter open-access language model designed and built thanks to a collaboration of hundreds of researchers. BLOOM is a decoder-only Transformer language model that was trained on the ROOTS corpus, a dataset comprising hundreds of sources in 46 natural and 13 programming languages (59 in total). We find that BLOOM achieves competitive performance on a wide variety of benchmarks, with stronger results after undergoing multitask prompted finetuning. To facilitate future research and applications using LLMs, we publicly release our models and code under the Responsible AI License.
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将机器学习算法转换为临床应用需要解决与解释性有关的挑战,例如考虑混杂变量(或元数据)的影响。混杂变量会影响输入训练数据和目标输出之间的关系。当我们在此类数据上训练模型时,混杂的变量会偏向于学习功能的分布。最近有前途的解决方案元数据归一化(MDN)估计了基于不可训练的封闭形式解决方案的元数据与每个特征之间的线性关系。但是,该估计受到迷你批量的样本量的限制,因此可能导致该方法在训练过程中不稳定。在本文中,我们通过应用罚款方法(称为PDMN)扩展了MDN方法。我们将问题投入到双层嵌套的优化问题中。然后,我们使用惩罚方法近似此优化问题,以便MDN层中的线性参数可以训练并在所有样本上学习。这使PMDN可以插入任何架构,甚至可以运行批处理级操作,例如变形金刚和经常性模型。我们在合成实验中使用PMDN和MDN的混杂因素和更大的独立性表现出了更大的独立性,并且在合成实验中和多标签的多站点的磁共振图像数据集(MRIS)。
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抗微生物抗性(AMR)是日益增长的公共卫生威胁,估计每年造成超过1000万人死亡,在现状预测下,到2050年,全球经济损失了100万亿美元。这些损失主要是由于治疗失败的发病率和死亡率增加,医疗程序中的AMR感染以及归因于AMR的生活质量损失所致。已经提出了许多干预措施来控制AMR的发展并减轻其传播带来的风险。本文回顾了细菌AMR管理和控制的关键方面,这些方面可以利用人工智能,机器学习以及数学和统计建模等数据技术,这些领域在本世纪已经快速发展。尽管数据技术已成为生物医学研究的组成部分,但它们对AMR管理的影响仍然很小。我们概述了使用数据技术来打击AMR,详细介绍了四个互补类别的最新进展:监视,预防,诊断和治疗。我们在生物医学研究,临床实践和“一个健康”背景下使用数据技术提供了有关当前AMR控制方法的概述。我们讨论了数据技术的潜在影响和挑战在高收入和中等收入国家中面临的实施,并建议将这些技术更容易地整合到医疗保健和公共卫生中所需的具体行动,并建议使用具体的行动部门。
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人工智能(AI)系统可以提供许多有益的功能,也可以提供不良事件的风险。一些AI系统可能会出现在社会规模上具有很高或灾难性后果的事件的风险。美国国家标准技术研究所(NIST)正在开发NIST人工智能风险管理框架(AI RMF),作为对AI开发人员和其他人的AI风险评估和管理的自愿指导。 NIST为了解决带有灾难性后果的事件的风险,表示有必要将高级原则转化为可操作的风险管理指导。在本文档中,我们提供了详细的可操作指示建议,旨在识别和管理具有很高或灾难性后果的事件的风险,旨在作为AI RMF版本1.0的NIST的风险管理实践资源(计划于2023年初发布),或适用于AI RMF用户或其他AI风险管理指南和标准。我们还为建议提供方法。我们为AI RMF 1.0提供了可行的指导建议:确定来自AI系统的潜在意外用途和滥用的风险;在风险评估和影响评估范围内包括灾难性风险因素;确定和减轻人权危害;并报告有关AI风险因素在内的信息,包括灾难性风险因素。此外,我们还为后来版本的AI RMF或补充出版物提供有关路线图的其他问题的建议。其中包括:提供AI RMF配置文件,并具有额外的多功能或通用AI的辅助指南。我们的目标是使这项工作成为具体的风险管理实践的贡献,并激发有关如何解决AI标准中灾难性风险和相关问题的建设性对话。
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用于卫星图像分析的计算机视觉算法的创新可以使我们能够在行星层面探索全球挑战,例如城市化和土地利用变化。但是,当试图复制将这些分析推向新领域的模型时,尤其是在发展中国家的模型时,域转移问题是一个普遍的情况。如果模型是通过一个位置的图像和标签训练的,则通常不会很好地概括到图像和数据分布不同的新位置。在这项工作中,我们考虑了我们有一个大型卫星图像场景的设置,我们希望在该场景上解决一个应用问题 - 构建足迹细分。在这里,我们不一定需要担心创建一个概括过我们场景边界的模型,而是可以训练本地模型。我们表明,使用非常高分辨率(0.5m/px)卫星图像解决建筑细分问题需要的标签很少。我们只有527个稀疏多边形注释(相当于1500 x 1500名被标记的像素)训练的最佳型号,召回了0.87的持有足迹,R2的r2为0.93视窗。我们将模型应用于约旦安曼(Amman)的高分辨率图像中,在一项有关城市变化检测的案例研究中。
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Artificial neural networks for motor control usually adopt generic architectures like fully connected MLPs. While general, these tabula rasa architectures rely on large amounts of experience to learn, are not easily transferable to new bodies, and have internal dynamics that are difficult to interpret. In nature, animals are born with highly structured connectivity in their nervous systems shaped by evolution; this innate circuitry acts synergistically with learning mechanisms to provide inductive biases that enable most animals to function well soon after birth and learn efficiently. Convolutional networks inspired by visual circuitry have encoded useful biases for vision. However, it is unknown the extent to which ANN architectures inspired by neural circuitry can yield useful biases for other AI domains. In this work, we ask what advantages biologically inspired ANN architecture can provide in the domain of motor control. Specifically, we translate C. elegans locomotion circuits into an ANN model controlling a simulated Swimmer agent. On a locomotion task, our architecture achieves good initial performance and asymptotic performance comparable with MLPs, while dramatically improving data efficiency and requiring orders of magnitude fewer parameters. Our architecture is interpretable and transfers to new body designs. An ablation analysis shows that constrained excitation/inhibition is crucial for learning, while weight initialization contributes to good initial performance. Our work demonstrates several advantages of biologically inspired ANN architecture and encourages future work in more complex embodied control.
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船上自治技术,如规划和调度,识别科学目标和基于内容的数据摘要,将导致令人兴奋的新空间科学任务。然而,尚未研究具有此类船上自治能力的经营任务的挑战,这是足以在使命概念中考虑的细节水平。这些自主功能需要更改当前的操作流程,实践和工具。我们制定了一个案例研究,以评估使运营商和科学家通过促进地面人员和车载算法之间的共同模型来运营自主航天器所需的变化。我们评估使运营商和科学家能够向航天器传达所需的新的操作工具和工作流程,并能够重建和解释船上和航天器状态的决定。这些工具的模型用于用户学习,了解过程和工具在实现共享理解框架方面的有效性,以及在运营商和科学家有效实现特派团科学目标的能力。
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