可解释的人工智能（XAI）是提高机器学习（ML）管道透明度的有前途解决方案。我们将开发和利用XAI方法用于防御和进攻性网络安全任务的研究越来越多（但分散的）缩影。我们确定3个网络安全利益相关者，即模型用户，设计师和对手，将XAI用于ML管道中的5个不同目标，即1）启用XAI的决策支持，2）将XAI应用于安全任务，3）3）通过模型验证通过模型验证xai，4）解释验证和鲁棒性，以及5）对解释的进攻使用。我们进一步分类文献W.R.T.目标安全域。我们对文献的分析表明，许多XAI应用程序的设计都几乎没有了解如何将其集成到分析师工作流程中 - 仅在14％的情况下进行了解释评估的用户研究。文献也很少解开各种利益相关者的角色。特别是，在安全文献中将模型设计师的作用最小化。为此，我们提出了一个说明性用例，突显了模型设计师的作用。我们证明了XAI可以帮助模型验证和可能导致错误结论的案例。系统化和用例使我们能够挑战几个假设，并提出可以帮助塑造网络安全XAI未来的开放问题
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分析脑电图时，神经科医生经常在寻找各种“感兴趣的事件”。为了在这项任务中支持他们，已经开发了各种基于机器学习的算法。这些算法中的大多数将问题视为分类，从而独立处理信号段并忽略了持续时间事件固有的时间依赖性。在推理时，必须在处理后进行处理以检测实际事件。我们提出了一种基于深度学习的端到端事件检测方法（EventNet），该方法直接与事件一起作为学习目标，从临时的后处理方案逐渐消失，以将模型输出转化为事件。我们将EventNet与用于人工制品和癫痫发作检测的最新方法进行了比较，这两种事件类型具有高度可变的持续时间。 EventNet在检测两种事件类型方面显示出改进的性能。这些结果表明，将事件视为直接学习目标的力量，而不是使用临时后处理来获取它们。我们的事件检测框架可以轻松地扩展到信号处理中的其他事件检测问题，因为深度学习骨干链不取决于任何特定于任务的功能。
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个性化的纵向疾病评估对于快速诊断，适当管理和最佳调整多发性硬化症（MS）的治疗策略至关重要。这对于识别特殊主体特异性疾病特征也很重要。在这里，我们设计了一种新型的纵向模型，以使用可能包含缺失值的传感器数据以自动化方式绘制单个疾病轨迹。首先，我们使用在智能手机上管理的基于传感器的评估来收集与步态和平衡有关的数字测量以及上肢功能。接下来，我们通过插补对待缺失的数据。然后，我们通过使用广义估计方程来发现MS的潜在标记。随后，从多个培训数据集中学到的参数被结合起来形成一个简单的，统一的纵向预测模型，以预测MS在先前看不见的MS的人中随着时间的推移。为了减轻严重疾病得分的个体的潜在低估，最终模型结合了第一天的数据。结果表明，所提出的模型有望实现个性化的纵向MS评估。他们还表明，与步态和平衡以及上肢功能有关的功能（从基于传感器的评估中远程收集）可能是预测MS随时间推移的有用数字标记。
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颅内动脉瘤（UIA）的生长是破裂的预测指标。因此，为了进一步的成像监视和治疗计划，重要的是能够预测UIA是否会根据初始基线飞行时间MRA（TOF-MRA）增长。众所周知，UIA的大小和形状是动脉瘤生长和/或破裂的预测指标。我们对使用网状卷积神经网络进行基线TOF-MRA的未来UIA增长预测进行了可行性研究。我们包括151个TOF-MRA，其中169个UIA基于生长的临床定义，其中49个UIA被归类为生长，而120个UIA被归类为稳定（随访扫描中的大小> 1 mm）。从TOF-MRAS分割了UIA，并自动生成网格。我们研究了仅UIA网格的输入和包括UIA和周围母体血管在内的利益区域（ROI）网格。我们开发了一个分类模型来预测将增长或保持稳定的UIA。该模型由一个网状卷积神经网络组成，其中包括描述表面拓扑的形状指数和曲面的其他新型输入边缘特征。研究了输入边缘中点坐标是否影响模型性能。具有最高AUC（63.8％）的模型用于生长预测，使用了具有输入边缘中点坐标特征的UIA网格（平均F1得分= 62.3％，准确度= 66.9％，灵敏度= 57.3％，特异性= 70.8％）。我们提出了一个基于网状卷积神经网络的未来UIA增长预测模型，其结果有希望。
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目的：随着具有非传统电极配置的可穿戴睡眠监测设备的快速升高，需要自动算法，可以在具有少量标记数据的配置上执行睡眠暂存。转移学习具有从源模态（例如标准电极配置）到新的目标模态（例如非传统电极配置）的神经网络权重。方法：我们提出功能匹配，一个新的转移学习策略作为常用的芬降方法的替代方案。该方法包括培训具有来自源模态的大量数据的模型，以及源头和目标模态的成对样本很少。对于那些配对的样本，模型提取目标模态的特征，与来自源模态的相应样本相匹配。结果：我们将特征与三种不同的目标域的FineTuning进行比较，具有两个不同的神经网络架构，以及不同数量的培训数据。特别是在小型队列（即，在非传统的记录设置中标记的记录）上，具有系统地匹配的特征，具有平均相对差异的精度为不同场景和数据集的0.4％至4.7％。结论：我们的研究结果表明，特征符合FineTuning作为转移学习方法的特征，特别是在非常低的数据制度中。意义：因此，我们得出结论，特征匹配是具有新颖设备可穿戴睡眠分段的有希望的新方法。
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全球变暖导致气候极端频率和强度的增加，导致生活巨大损失。准确的远程气候预测允许更多时间进行准备和灾害风险管理，以获得此类极端事件。虽然机器学习方法已经表明了远程气候预测结果，但相关的模型不确定性可能会降低其可靠性。为了解决这个问题，我们提出了一种后期的融合方法，系统地将预测从多种模型中组合以减少融合结果的预期误差。我们还提出了一种具有新型Denormalization层的网络架构，以获得数据标准化的好处，而无需实际归一化数据。远程2M温度预测的实验结果表明，该框架优于30年气候法线，通过增加模型数量可以提高准确性。
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可解释性和鲁棒性必须在临床应用中整合加速磁共振成像（MRI）重建的机器学习方法。这样做会允许快速高质量的解剖和病理学成像。数据一致性（DC）对于多模态数据的泛化至关重要，以及检测病理学的鲁棒性。这项工作提出了独立复发推理机（CIRIM）的级联，通过展开优化来评估DC，通过梯度下降，并通过设计的术语明确地明确。我们对CIRIM与其他展开的优化方法进行广泛的比较，是端到端变分网络（E2EVN）和轮辋，以及UNET和压缩感测（CS）。评估是分两个阶段完成的。首先，评估关于多次训练的MRI模型的学习，即用{t_1} $ - 加权和平凡对比，以及$ {t_2} $ - 加权膝盖数据。其次，在通过3D Flair MRI数据中重建依赖多发性硬化（MS）患者的3D Flair MRI数据来测试鲁棒性。结果表明，CIRIM在隐式强制执行DC时表现最佳，而E2EVN需要明确制定的DC。 CIRIM在重建临床MS数据时显示出最高病变对比度分辨率。与CS相比，性能提高了大约11％，而重建时间是二十次减少。
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放射线学使用定量医学成像特征来预测临床结果。目前，在新的临床应用中，必须通过启发式试验和纠正过程手动完成各种可用选项的最佳放射组方法。在这项研究中，我们提出了一个框架，以自动优化每个应用程序的放射线工作流程的构建。为此，我们将放射线学作为模块化工作流程，并为每个组件包含大量的常见算法。为了优化每个应用程序的工作流程，我们使用随机搜索和结合使用自动化机器学习。我们在十二个不同的临床应用中评估我们的方法，从而在曲线下导致以下区域：1）脂肪肉瘤（0.83）； 2）脱粘型纤维瘤病（0.82）; 3）原发性肝肿瘤（0.80）; 4）胃肠道肿瘤（0.77）； 5）结直肠肝转移（0.61）; 6）黑色素瘤转移（0.45）; 7）肝细胞癌（0.75）; 8）肠系膜纤维化（0.80）; 9）前列腺癌（0.72）； 10）神经胶质瘤（0.71）; 11）阿尔茨海默氏病（0.87）;和12）头颈癌（0.84）。我们表明，我们的框架具有比较人类专家的竞争性能，优于放射线基线，并且表现相似或优于贝叶斯优化和更高级的合奏方法。最后，我们的方法完全自动优化了放射线工作流的构建，从而简化了在新应用程序中对放射线生物标志物的搜索。为了促进可重复性和未来的研究，我们公开发布了六个数据集，框架的软件实施以及重现这项研究的代码。
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多视图数据是指特征被分成特征集的设置，例如因为它们对应于不同的源。堆叠惩罚的逻辑回归（Staplr）是最近引入的方法，可用于分类并自动选择对预测最重要的视图。我们将此方法的扩展引入到数据具有分层多视图结构的位置。我们还为STAPLR介绍了一个新的视图重要性措施，这使我们能够比较层次结构的任何级别的视图的重要性。我们将扩展的STAPLR算法应用于Alzheimer的疾病分类，其中来自三种扫描类型的不同MRI措施：结构MRI，扩散加权MRI和休息状态FMRI。Staplr可以识别哪种扫描类型以及MRI措施对于分类最重要，并且在分类性能方面优于弹性净回归。
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神经网络修剪技术可以大大降低应用卷积神经网络（CNN）的计算成本。常见的修剪方法决定了通过单独对过滤器进行排名，即不考虑其相互依赖性来消除哪种卷积过滤器。在本文中，我们提倡的观点是，修剪应考虑连续运算符系列之间的相互依赖性。我们提出了最长的链（精益）方法，该方法通过使用基于图的算法选择相关的卷积链来修剪CNN。 CNN被解释为图形，每个操作员的操作员标准为边缘的距离度量。精益修剪迭代从图表中提取最高的值路径。在我们的实验中，我们测试了几个图像到图像任务的精益修剪，包括著名的Camvid数据集和现实世界中的X射线CT数据集。结果表明，精益修剪可以导致网络具有相似的精度，而卷积过滤器的使用率比现有方法少1.7-12x。
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