拓扑数据分析（TDA）研究数据的形状模式。持续同源性（pH）是TDA中广泛使用的方法，其总结了多个尺度的数据的同源特征，并将它们存储在持久图（PDS）中。在本文中，我们提出了一种随机持久性图（RPDG）方法，其生成从数据产生的那些随机PDS序列。RPDG由（i）基于对持久性图推断的成对交互点处理的模型，并通过可逆跳转马克可蒙特卡罗（RJ-MCMC）算法来生成PDS样本。基于合成数据集的第一示例演示了RPDG的功效，并提供了与用于采样PDS的其他现有方法的详细比较。第二个例子演示了RPDG求解材料科学问题的效用，给出了小样本大小的真实数据集。
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服务监视应用程序不断生成数据以监视其可用性。因此，实时和准确地对传入数据进行分类至关重要。为此，我们的研究开发了一种使用Learn ++来处理不断发展的数据分布的自适应分类方法。这种方法顺序预测并使用新数据更新监视模型，逐渐忘记了过去的知识并确定了突然的概念漂移。我们采用从工业应用获得的连续数据块来逐步评估预测变量的性能。
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洪水是大自然最灾难性的灾难之一，对人类生活，农业，基础设施和社会经济系统造成了不可逆转和巨大的破坏。已经进行了几项有关洪水灾难管理和洪水预测系统的研究。实时对洪水的发作和进展的准确预测是具有挑战性的。为了估计大面积的水位和速度，有必要将数据与计算要求的洪水传播模型相结合。本文旨在减少这种自然灾害的极端风险，并通过使用不同的机器学习模型为洪水提供预测来促进政策建议。这项研究将使用二进制逻辑回归，K-Nearest邻居（KNN），支持向量分类器（SVC）和决策树分类器来提供准确的预测。通过结果，将进行比较分析，以了解哪种模型具有更好的准确性。
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土壤侵蚀是对世界各地环境和长期土地管理的重大威胁。人类活动加速的土壤侵蚀会造成陆地和水生生态系统的极端变化，这在现场阶段（30-m）的当前和可能的未来没有得到充分的调查/预测。在这里，我们使用三种替代方案（2.6、4.5和8.5）估计/预测通过水侵蚀（薄板和RILL侵蚀）的土壤侵蚀速率，共享社会经济途径和代表性浓度途径（SSP-RCP）情景。田间尺度的土壤侵蚀模型（FSSLM）估计依赖于由卫星和基于图像的土地使用和土地覆盖的估计（LULC）集成的高分辨率（30-m）G2侵蚀模型，对长期降水量的规范观察，以及耦合模型比较项目阶段6（CMIP6）的方案。基线模型（2020年）估计土壤侵蚀速率为2.32 mg HA 1年1年，具有当前的农业保护实践（CPS）。当前CPS的未来情况表明，在气候和LULC变化的SSP-RCP方案的不同组合下，增加了8％至21％。 2050年的土壤侵蚀预测表明，所有气候和LULC场景都表明极端事件的增加或极端空间位置的变化很大程度上从南部到美国东部和东北地区。
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快速准确地检测该疾病可以大大帮助减少任何国家医疗机构对任何大流行期间死亡率降低死亡率的压力。这项工作的目的是使用新型的机器学习框架创建多模式系统，该框架同时使用胸部X射线（CXR）图像和临床数据来预测COVID-19患者的严重程度。此外，该研究还提出了一种基于nom图的评分技术，用于预测高危患者死亡的可能性。这项研究使用了25种生物标志物和CXR图像，以预测意大利第一波Covid-19（3月至6月2020年3月至6月）在930名Covid-19患者中的风险。提出的多模式堆叠技术分别产生了89.03％，90.44％和89.03％的精度，灵敏度和F1分数，以识别低风险或高危患者。与CXR图像或临床数据相比，这种多模式方法可提高准确性6％。最后，使用多元逻辑回归的列线图评分系统 - 用于对第一阶段确定的高风险患者的死亡风险进行分层。使用随机森林特征选择模型将乳酸脱氢酶（LDH），O2百分比，白细胞（WBC）计数，年龄和C反应蛋白（CRP）鉴定为有用的预测指标。开发了五个预测因素参数和基于CXR图像的列函数评分，以量化死亡的概率并将其分为两个风险组：分别存活（<50％）和死亡（> = 50％）。多模式技术能够预测F1评分为92.88％的高危患者的死亡概率。开发和验证队列曲线下的面积分别为0.981和0.939。
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有时，图像传达的含义超出了它们所包含的对象列表。相反，图像可能会表达有力的信息以影响观众的思想。推断此消息需要有关对象之间关系以及有关组件的一般常识知识的推理。在本文中，我们使用场景图，图像的图表来捕获视觉组件。此外，我们使用从概念网络提取的事实来生成知识图，以了解对象和属性。为了检测符号，我们提出了一个名为SKG-SYM的神经网络框架。该框架首先使用图形卷积网络生成图像的场景图及其知识图的表示。然后，该框架融合了表示形式，并使用MLP对其进行分类。我们进一步扩展网络以使用注意力机制，该机制了解图表的重要性。我们在广告数据集上评估我们的方法，并将其与基线象征主义分类方法（RESNET和VGG）进行比较。结果表明，我们的方法在F评分方面优于重新连接，并且基于注意力的机制与VGG具有竞争力，而模型的复杂性较低。
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在本研究中，提出了基于人工神经网络（ANN）预测负载的基于粒子群优化（PSO）的需求响应（DR）模型。德克萨斯州奥斯汀市的住宅区的电气负荷和气候数据被用作ANN的输入。然后，使用日前价格数据的结果用于解决负载转移和降低成本问题。根据结果，提议的模型具有降低付款成本和峰值负载的能力。
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我们提出了MC-CIM，一个计算内存（CIM）框架，用于强大，但低功耗，贝叶斯边缘智能。具有确定性权重的深神经网络（DNN）不能表达他们的预测不确定性，从而对误诊的后果是致命的诸如外科机器人的应用来说，对应用来说造成危急风险。为了解决这个限制，DNN的贝叶斯推论已经受到关注。使用贝叶斯推断，不仅是预测本身，而且还可以提取预测置信度以规划风险感知的动作。然而，DNN的贝叶斯推断是计算昂贵的，不适合实时和/或边缘部署。使用Monte Carlo Dropout（MC-Tropout）的贝叶斯DNN近似值和低计算复杂性具有高的鲁棒性。增强该方法的计算效率，我们讨论了一个新的CIM模块，除了内存重量输入标量产品之外，还可以对内存概率丢弃进行支持，以支持该方法。我们还提出了计算重复使用的MC-Dropout的重新使用，其中每个连续实例可以利用来自之前的迭代的产品和计算。甚至更多，我们讨论如何通过利用组合优化方法来最佳地订购随机实例，以最小化整体MC-Dropout工作负载。讨论了基于CIM的MC-Tropout执行的应用，用于自主无人机的MNIST字符识别和视觉径管（VO）。框架可靠地给出了MC-CIM在很大程度上的非理想中的预测信心。提出了MC-CIM，具有16x31 SRAM阵列，0.85 V电源，16nm低待机电源（LSTP）技术在其最佳计算和外围配置中消耗了30个MC-Dropout实例的30个MC-Dropout实例，节省了43％的能量与典型相比执行。
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在低地球轨道（LEO）Mega Constellation中，有相关的用例，例如基于卫星成像的推断，其中大量卫星在不共享其本地数据集的情况下协作机器学习模型。为了解决这个问题，我们提出了一种基于联合学习（FL）的新一套算法，包括基于FedAVG的新型异步流程，其对异构情景具有比最先进的异构情景更好的鲁棒性。基于MNIST和CIFAR-10数据集的广泛数值评估突出了所提出的方法的快速收敛速度和优异的渐近试验精度。
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