Health sensing for chronic disease management creates immense benefits for social welfare. Existing health sensing studies primarily focus on the prediction of physical chronic diseases. Depression, a widespread complication of chronic diseases, is however understudied. We draw on the medical literature to support depression prediction using motion sensor data. To connect human expertise in the decision-making, safeguard trust for this high-stake prediction, and ensure algorithm transparency, we develop an interpretable deep learning model: Temporal Prototype Network (TempPNet). TempPNet is built upon the emergent prototype learning models. To accommodate the temporal characteristic of sensor data and the progressive property of depression, TempPNet differs from existing prototype learning models in its capability of capturing the temporal progression of depression. Extensive empirical analyses using real-world motion sensor data show that TempPNet outperforms state-of-the-art benchmarks in depression prediction. Moreover, TempPNet interprets its predictions by visualizing the temporal progression of depression and its corresponding symptoms detected from sensor data. We further conduct a user study to demonstrate its superiority over the benchmarks in interpretability. This study offers an algorithmic solution for impactful social good - collaborative care of chronic diseases and depression in health sensing. Methodologically, it contributes to extant literature with a novel interpretable deep learning model for depression prediction from sensor data. Patients, doctors, and caregivers can deploy our model on mobile devices to monitor patients' depression risks in real-time. Our model's interpretability also allows human experts to participate in the decision-making by reviewing the interpretation of prediction outcomes and making informed interventions.
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作为多媒体信息检索中越来越流行的任务,视频瞬间检索(VMR)旨在根据给定的语言查询从未修剪视频中定位目标时刻。以前的大多数方法都在很大程度上取决于众多手动注释(即瞬间边界),在实践中获取非常昂贵。此外,由于不同数据集之间的域间隙,直接将这些预训练的模型应用于看不见的域,这会导致显着的性能下降。在本文中,我们专注于一项新任务:跨域VMR,其中一个域中完全注重数据集(````源域'''),但是感兴趣的域(``目标域'')仅包含未通知的数据集。据我们所知,我们介绍了有关跨域VMR的第一项研究。为了解决这一新任务,我们提出了一个新型的多模式跨域比对(MMCDA)网络,以将注释知识从源域转移到目标域。但是,由于源和目标域之间的域差异以及视频和查询之间的语义差距,直接将经过训练的模型应用于目标域通常会导致性能下降。为了解决这个问题,我们开发了三个新型模块:(i)域对齐模块旨在使每种模式的不同域之间的特征分布对齐; (ii)跨模式对齐模块旨在将视频和查询特征映射到关节嵌入空间中,并将目标域不同模态之间的特征分布对齐; (iii)特定的比对模块试图获得特定帧与给定查询之间的细粒度相似性以进行最佳定位。通过共同训练这三个模块,我们的MMCDA可以学习域不变和语义一致的跨模式表示。
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本文研究了时间句子接地的多媒体问题(TSG),该问题旨在根据给定的句子查询准确地确定未修剪视频中的特定视频段。传统的TSG方法主要遵循自上而下或自下而上的框架,不是端到端。他们严重依靠耗时的后处理来完善接地结果。最近,提出了一些基于变压器的方法来有效地对视频和查询之间的细粒语义对齐进行建模。尽管这些方法在一定程度上达到了显着的性能,但它们同样将视频的框架和查询的单词视为用于关联的变压器输入,未能捕获其不同水平的粒度与独特的语义。为了解决这个问题,在本文中,我们提出了一种新型的等级局部 - 全球变压器(HLGT)来利用这种层次结构信息,并模拟不同粒度的不同级别的相互作用和不同的模态之间的相互作用,以学习更多细粒度的多模式表示。具体而言,我们首先将视频和查询分为单个剪辑和短语,以通过时间变压器学习其本地上下文(相邻依赖关系)和全局相关性(远程依赖)。然后,引入了全球本地变压器,以了解本地级别和全球级别语义之间的相互作用,以提供更好的多模式推理。此外,我们开发了一种新的跨模式周期一致性损失,以在两种模式之间实施相互作用,并鼓励它们之间的语义一致性。最后,我们设计了一个全新的跨模式平行变压器解码器,以集成编码的视觉和文本特征,以进行最终接地。在三个具有挑战性的数据集上进行了广泛的实验表明,我们提出的HLGT实现了新的最新性能。
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基于AI的蛋白质结构预测管道(例如AlphaFold2)已达到了几乎实验的准确性。这些高级管道主要依赖于多个序列比对(MSA)和模板作为输入来从同源序列中学习共进化信息。但是,从蛋白质数据库中搜索MSA和模板很耗时,通常需要数十分钟。因此,我们尝试通过仅使用蛋白质的主要序列来探索快速蛋白质结构预测的极限。提出了Helixfold单一的形式将大规模蛋白质语言模型与AlphaFold2的优质几何学习能力相结合。我们提出的方法,Helixfold单个,首先预先培训是一种大规模蛋白质语言模型(PLM),使用了数以千计的主要序列利用自我监督的学习范式,将用作MSA和模板的替代方法共同进化信息。然后,通过将预训练的PLM和AlphaFold2的必需组件组合在一起,我们获得了一个端到端可区分模型,以仅从主要序列预测原子的3D坐标。 Helixfold-Single在数据集CASP14和Cameo中得到了验证,通过基于MSA的方法,具有大型同源家庭的基于MSA的方法,从而实现了竞争精度。此外,与主流管道进行蛋白质结构预测相比,Helixfold单个的时间比主流管道的时间少得多,这表明其在需要许多预测的任务中的潜力。 HelixFold-Single的守则可在https://github.com/paddlepaddle/paddlehelix/tree/dev/dev/pprotein_folding/helixfold-single上获得,我们还在https://paddlehelix.baidu.com上提供稳定的Web服务。 /app/drug/protein-single/prevast。
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准确的蛋白质结构预测可以显着加速生命科学的发展。 Alphafold2的准确性是边界端到端结构预测系统,已经接近实验确定技术的准确性。由于复杂的模型体系结构和大量的内存消耗,因此需要大量的计算资源和时间来实施从头开始实施Alphafold2的训练和推断。对于大多数个人和机构来说,运行原始AlphaFold2的成本都是昂贵的。因此,降低这一成本可以加速生命科学的发展。我们使用PaddlePaddle(即HelixFold)实现Alphafold2,以提高训练和推理速度并减少记忆消耗。操作员融合,张量融合和混合并行性计算改善了性能,而通过重新计算,BFLOAT16和内存读/写入/编写就场,内存进行了优化。与原始的Alphafold2(由JAX实施)和OpenFold(由Pytorch实施)相比,HelixFold仅需7.5天即可完成完整的端到端培训,并且在使用Hybrid ParalleleSism时只需要5.3天,而Alphafold2和OpenFold都可以使用11个。天。 Helixfold节省了1倍的训练时间。我们验证了HelixFold的准确性可能与CASP14和CAMAO数据集上的Alphafold2相当。 HelixFold的代码可免费下载:https://github.com/paddlepaddle/paddlehelix/paddlehelix/tree/dev/dev/pprotein_folding/helixfold,我们还在https://paddlehelix.baidu.com/com上提供稳定的Web服务。应用程序/药物/蛋白质/预测。
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最近,Vision Transformer模型已成为一系列视觉任务的重要模型。但是,这些模型通常是不透明的,特征可解释性较弱。此外,目前尚无针对本质上可解释的变压器构建的方法,该方法能够解释其推理过程并提供忠实的解释。为了缩小这些关键差距,我们提出了一种新型视觉变压器,称为“可解释的视觉变压器”(Ex-Vit),这是一种本质上可解释的变压器模型,能够共同发现可鲁棒的可解释特征并执行预测。具体而言,前vit由可解释的多头注意(E-MHA)模块,属性引导的解释器(ATTE)模块和自我监督属性引导的损失组成。 E-MHA裁缝可以解释的注意力重量,能够从本地贴片中学习具有噪音稳健性的模型决策的语义解释表示。同时,提议通过不同的属性发现来编码目标对象的歧视性属性特征,该发现构成了模型预测的忠实证据。此外,为我们的前武器开发了自我监督的属性引导损失,该损失旨在通过属性可区分性机制和属性多样性机制来学习增强表示形式,以定位多样性和歧视性属性并产生更健壮的解释。结果,我们可以通过拟议的前武器发现具有多种属性的忠实和强大的解释。
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提出了一个新颖的框架,用于使用模仿的增强学习(RL)解决最佳执行和放置问题。从拟议的框架中训练的RL代理商在执行成本中始终优于行业基准计时加权平均价格(TWAP)策略,并在样本外交易日期和股票方面表现出了巨大的概括。从三个方面实现了令人印象深刻的表现。首先,我们的RL网络架构称为双窗口Denoise PPO在嘈杂的市场环境中启用了有效的学习。其次,设计了模仿学习的奖励计划,并研究了一组全面的市场功能。第三,我们的灵活动作公式使RL代理能够解决最佳执行和放置,从而使性能更好地比分别解决个体问题。 RL代理的性能在我们的多代理现实历史限制顺序模拟器中进行了评估,在该模拟器中,对价格影响进行了准确评估。此外,还进行了消融研究,证实了我们框架的优势。
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心脏死亡和心律不齐占全世界所有死亡的很大一部分。心电图(ECG)是用于心血管疾病的最广泛使用的筛查工具。传统上,ECG信号是手动分类的,需要经验和良好的技巧,同时又耗时且容易出错。因此,机器学习算法因其执行复杂数据分析的能力而被广泛采用。从ECG(主要是Q,r和s)中引入的特征广泛用于心律不齐。在这项工作中,我们证明了使用混合功能和三种不同模型的ECG分类的性能提高了,这是我们过去提出的1D卷积神经网络(CNN)模型的建立。这项工作中提出的基于RR间隔的模型的准确性为98.98%,这是对基线模型的改进。为了使模型免疫噪声,我们使用频率功能更新了模型,并在噪声的存在下实现了良好的持续性能,精度略低为98.69%。此外,开发了另一个结合频率特征和RR间隔功能的模型,在嘈杂的环境中,持续性能良好,高精度为99%。由于其高精度和噪声免疫力,结合了多个混合功能的拟议模型非常适合门诊可穿戴感应应用。
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可以通过合成孔径雷达(SAR)图像来缓解云去除任务的挑战,这些图像可以穿透云覆盖。但是,光学图像和SAR图像之间的较大域间隙以及SAR图像的严重斑点噪声可能会导致基于SAR的基于SAR的云去除,从而导致性能退化。在本文中,我们提出了一种新型的基于全局融合的云去除(GLF-CR)算法,以利用SAR图像中嵌入的互补信息。利用SAR信息的力量促进云清除需要两个方面。首先是全球融合,指导所有本地光窗口之间的关系,以维持与其余无云区域一致的回收区域的结构。第二个本地融合,传输嵌入在SAR图像中的互补信息,该信息与多云区域相对应,以生成缺失区域的可靠纹理细节,并使用动态过滤来减轻斑点噪声引起的性能退化。广泛的评估表明,所提出的算法可以产生高质量的无云图像,并且在SEN12MS-CR数据集中的PSNR方面,其增益约为1.7 db,超过最先进的云去除算法。
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分子表示学习有助于多个下游任务,例如分子性质预测和药物设计。为了适当地代表分子,图形对比学习是一个有前途的范式,因为它利用自我监督信号并没有人类注释要求。但是,先前的作品未能将基本域名知识纳入图表语义,因此忽略了具有共同属性的原子之间的相关性,但不通过键连接连接。为了解决这些问题,我们构建化学元素知识图(KG),总结元素之间的微观关联,并提出了一种用于分子代表学习的新颖知识增强的对比学习(KCL)框架。 KCL框架由三个模块组成。第一个模块,知识引导的图形增强,基于化学元素kg增强原始分子图。第二模块,知识意识的图形表示,利用用于原始分子图的公共曲线图编码器和通过神经网络(KMPNN)的知识感知消息来提取分子表示来编码增强分子图中的复杂信息。最终模块是一种对比目标,在那里我们在分子图的这两个视图之间最大化协议。广泛的实验表明,KCL获得了八个分子数据集上的最先进基线的优异性能。可视化实验适当地解释了在增强分子图中从原子和属性中了解的KCL。我们的代码和数据可用于补充材料。
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