Our earlier research built a virtual shake robot in simulation to study the dynamics of precariously balanced rocks (PBR), which are negative indicators of earthquakes in nature. The simulation studies need validation through physical experiments. For this purpose, we developed Shakebot, a low-cost (under $2,000), open-source shake table to validate simulations of PBR dynamics and facilitate other ground motion experiments. The Shakebot is a custom one-dimensional prismatic robotic system with perception and motion software developed using the Robot Operating System (ROS). We adapted affordable and high-accuracy components from 3D printers, particularly a closed-loop stepper motor for actuation and a toothed belt for transmission. The stepper motor enables the bed to reach a maximum horizontal acceleration of 11.8 m/s^2 (1.2 g), and velocity of 0.5 m/s, when loaded with a 2 kg scale-model PBR. The perception system of the Shakebot consists of an accelerometer and a high frame-rate camera. By fusing camera-based displacements with acceleration measurements, the Shakebot is able to carry out accurate bed velocity estimation. The ROS-based perception and motion software simplifies the transition of code from our previous virtual shake robot to the physical Shakebot. The reuse of the control programs ensures that the implemented ground motions are consistent for both the simulation and physical experiments, which is critical to validate our simulation experiments.

Artificial intelligence (AI) has enormous potential to improve Air Force pilot training by providing actionable feedback to pilot trainees on the quality of their maneuvers and enabling instructor-less flying familiarization for early-stage trainees in low-cost simulators. Historically, AI challenges consisting of data, problem descriptions, and example code have been critical to fueling AI breakthroughs. The Department of the Air Force-Massachusetts Institute of Technology AI Accelerator (DAF-MIT AI Accelerator) developed such an AI challenge using real-world Air Force flight simulator data. The Maneuver ID challenge assembled thousands of virtual reality simulator flight recordings collected by actual Air Force student pilots at Pilot Training Next (PTN). This dataset has been publicly released at Maneuver-ID.mit.edu and represents the first of its kind public release of USAF flight training data. Using this dataset, we have applied a variety of AI methods to separate "good" vs "bad" simulator data and categorize and characterize maneuvers. These data, algorithms, and software are being released as baselines of model performance for others to build upon to enable the AI ecosystem for flight simulator training.

在这项工作中，我们研究了生成图像模型的性能和评估如何受到其培训数据集的种族组成的影响。通过检查和控制各种培训数据集中的种族分布，我们能够观察不同培训分布对生成的图像质量和生成图像的种族分布的影响。我们的结果表明，生成的图像的种族组成成功地保留了培训数据。但是，我们观察到截断是一种用于在推断过程中生成更高质量图像的技术，加剧了数据中的种族失衡。最后，在检查图像质量与种族之间的关系时，我们发现给定种族的最高可感知的视觉质量图像来自该种族代表性很好的分布，并且注释者始终偏爱白人的生成图像，而不是黑人。

树皮甲虫暴发会极大地影响世界各地的森林生态系统和服务。为了制定有效的森林政策和管理计划，至关重要的是对树木的早期发现至关重要。尽管树皮甲虫的侵扰存在视觉症状，但考虑到冠状叶子变色的树冠和非同质性，这项任务仍然具有挑战性。在这项工作中，提出了一种基于深度学习的方法，以有效地对单个树级别的树皮甲虫攻击的不同阶段进行分类。所提出的方法使用视网膜架构（利用预萃取良好的特征提取主链进行树冠检测）来训练浅子网络，以对无人机（无人驾驶汽车）捕获的图像的不同攻击阶段进行分类。此外，检查了各种数据增强策略以解决类不平衡问题，因此，选择仿射转换是为此目的最有效的。实验评估通过达到98.95％的平均准确性来证明该方法的有效性，使基线方法的表现高约10％。

在自然界中，动物的集体行为（例如飞鸟）由同一物种的个体之间的相互作用主导。但是，对鸟类物种中这种行为的研究是一个复杂的过程，即人类无法使用常规的视觉观察技术（例如自然界的焦点采样）进行。对于鸟类等社会动物，群体形成的机制可以帮助生态学家了解社交线索及其视觉特征随着时间的流逝（例如姿势和形状）之间的关系。但是，恢复飞行鸟类的不同姿势和形状是一个极具挑战性的问题。解决此瓶颈的一种广泛的解决方案是将姿势和形状从2D图像提取到3D对应关系。 3D视觉的最新进展导致了关于3D形状和姿势估计的许多令人印象深刻的作品，每项作品都有不同的利弊。据我们所知，这项工作是首次尝试概述基于单眼视觉的3D鸟重建的最新进展，使计算机视觉和生物学研究人员概述了现有方法，并比较其特征。

视频中的动作通常涉及人类与物体的相互作用。动作标签通常由动词和名词的各种组合组成，但我们可能没有所有可能组合的培训数据。在本文中，我们旨在通过利用知识图的力量来提高组成动作识别模型在训练时间期间看不见的新型动词或新名词的概括能力。先前的工作利用了知识图中的动词 - 单词组成动作节点，因此比效率低下，因为相对于动词和名词的数量，组成动作节点的数量在四倍上增长。为了解决这个问题，我们提出了我们的方法：通过知识掩盖（黑暗）的解开行动识别，它利用了动作的固有组成。黑暗训练一个分解模型，首先提取动词和名词的解开特征表示，然后使用外部知识图中的关系预测分类权重。动词和名词之间的类型约束是从外部知识库中提取的，并在组成动作时最终应用。黑暗的对象和动词数量具有更好的可伸缩性，并在Charades数据集中实现了最新性能。我们进一步根据Epic-Kitchen数据集提出了一个新的基准分配，该数据集的类别和样本数量更大，并且该基准测试了各种模型。

深神经网络实施了一系列逐层操作，每个操作都相对容易理解，但是总的总体计算通常很难理解。我们开发了一个简单的想法，可以解释有用表示的逐层结构：每一层的作用是重新格式化信息以减少目标输出的“距离”。我们通过利用最近的指标代表性相似性的工作来形式化“距离”的直观概念，并展示它如何导致几何概念的丰富空间。通过此框架，深度神经网络实施的层计算可以被视为高维表示空间中的路径。我们开发工具以在距离，角度和大地学方面表征这些几何形状。然后，我们提出在CIFAR-10训练的残留网络的三组问题：（1）路径的直线程度如何，以及每层对目标有何贡献？ （2）这些特性如何在培训上出现？ （3）更广泛的网络与更深的网络采取的路径有多相似？我们通过勾勒出其他方式来结论，这种代表性几何形状可用于理解和解释网络培训，或者规定改善网络体系结构以适合任务。

图形神经网络（GNNS）通过考虑其内在的几何形状来扩展神经网络的成功到图形结构化数据。尽管根据图表学习基准的集合，已经对开发具有卓越性能的GNN模型进行了广泛的研究，但目前尚不清楚其探测给定模型的哪些方面。例如，他们在多大程度上测试模型利用图形结构与节点特征的能力？在这里，我们开发了一种原则性的方法来根据$ \ textit {敏感性配置文件} $进行基准测试数据集，该方法基于由于图形扰动的集合而导致的GNN性能变化了多少。我们的数据驱动分析提供了对GNN利用哪些基准测试数据特性的更深入的了解。因此，我们的分类法可以帮助选择和开发适当的图基准测试，并更好地评估未来的GNN方法。最后，我们在$ \ texttt {gtaxogym} $软件包中的方法和实现可扩展到多个图形预测任务类型和未来数据集。

本文考虑了深神经网络中随机矩阵普遍性的几个方面。在最近的实验工作中，我们使用与局部统计相关的随机矩阵的普遍特性，以基于其Hessians的现实模型来获得对深神经网络的实际含义。特别是，我们得出了深度神经网络光谱中异常值的普遍方面，并证明了随机矩阵局部定律在流行的预处理梯度下降算法中的重要作用。我们还通过基于统计物理学和随机矩阵理论的工具的一般参数，对深度神经网络损失表面的见解。

X射线微型计算机断层扫描（X射线Microct）已使以微米尺度上的植物和土壤中发生的特性和过程表征。尽管这种高级技术广泛使用，但硬件和软件的主要限制都限制了图像处理和数据分析的速度和准确性。机器学习的最新进展，特别是将卷积神经网络应用于图像分析的应用，已实现了图像数据的快速而准确的分割。然而，在将卷积神经网络应用于环境和农业相关图像的分析中仍然存在挑战。具体而言，计算机科学家和工程师，构建这些AI/ML工具的工程师与农业研究中潜在的最终用户之间存在脱节，他们可能不确定如何在其工作中应用这些工具。此外，与传统的计算系统相比，培训和应用深度学习模型所需的计算资源是独特的，对计算机游戏系统或图形设计工作更为常见。为了应对这些挑战，我们开发了一个模块化工作流程，用于使用Googles Colaboragoration Web应用程序中的低成本资源，将卷积神经网络应用于X射线Microct图像。在这里，我们介绍了工作流的结果，说明了如何使用核桃叶，杏仁花芽和土壤骨料的示例扫描来优化参数以获得最佳结果。我们预计该框架将加速植物和土壤科学中新兴的深度学习技术的采用和使用。