卷积神经网络（CNN）的泛化性能受训练图像的数量，质量和品种的影响。必须注释训练图像，这是耗时和昂贵的。我们工作的目标是减少培训CNN所需的注释图像的数量，同时保持其性能。我们假设通过确保该组训练图像包含大部分难以分类的图像，可以更快地提高CNN的性能。我们的研究目的是使用活动学习方法测试这个假设，可以自动选择难以分类的图像。我们开发了一种基于掩模区域的CNN（掩模R-CNN）的主动学习方法，并命名此方法Maskal。 Maskal涉及掩模R-CNN的迭代训练，之后培训的模型用于选择一组未标记的图像，该模型是不确定的。然后将所选择的图像注释并用于恢复掩模R-CNN，并且重复这一点用于许多采样迭代。在我们的研究中，掩模R-CNN培训由由12个采样迭代选择的2500个硬花甘蓝图像，从训练组14,000个硬花甘蓝图像的训练组中选择了12个采样迭代。对于所有采样迭代，Maskal比随机采样显着更好。此外，在抽样900图像之后，屏蔽具有相同的性能，随着随机抽样在2300张图像之后。与在整个培训集（14,000张图片）上培训的面具R-CNN模型相比，Maskal达到其性能的93.9％，其培训数据的17.9％。随机抽样占其性能的81.9％，占其培训数据的16.4％。我们得出结论，通过使用屏马，可以减少注释工作对于在西兰花的数据集上训练掩模R-CNN。我们的软件可在https://github.com/pieterblok/maskal上找到。
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部分微分方程（PDE）参见在科学和工程中的广泛使用，以将物理过程的模拟描述为标量和向量场随着时间的推移相互作用和协调。由于其标准解决方案方法的计算昂贵性质，神经PDE代理已成为加速这些模拟的积极研究主题。但是，当前的方法并未明确考虑不同字段及其内部组件之间的关系，这些关系通常是相关的。查看此类相关场的时间演变通过多活动场的镜头，使我们能够克服这些局限性。多胎场由标量，矢量以及高阶组成部分组成，例如双分数和三分分射线。 Clifford代数可以描述它们的代数特性，例如乘法，加法和其他算术操作。据我们所知，本文介绍了此类多人表示的首次使用以及Clifford的卷积和Clifford Fourier在深度学习的背景下的转换。由此产生的Clifford神经层普遍适用，并将在流体动力学，天气预报和一般物理系统的建模领域中直接使用。我们通过经验评估克利福德神经层的好处，通过在二维Navier-Stokes和天气建模任务以及三维Maxwell方程式上取代其Clifford对应物中常见的神经PDE代理中的卷积和傅立叶操作。克利福德神经层始终提高测试神经PDE代理的概括能力。
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ICECUBE是一种用于检测1 GEV和1 PEV之间大气和天体中微子的光学传感器的立方公斤阵列，该阵列已部署1.45 km至2.45 km的南极的冰盖表面以下1.45 km至2.45 km。来自ICE探测器的事件的分类和重建在ICeCube数据分析中起着核心作用。重建和分类事件是一个挑战，这是由于探测器的几何形状，不均匀的散射和冰中光的吸收，并且低于100 GEV的光，每个事件产生的信号光子数量相对较少。为了应对这一挑战，可以将ICECUBE事件表示为点云图形，并将图形神经网络（GNN）作为分类和重建方法。 GNN能够将中微子事件与宇宙射线背景区分开，对不同的中微子事件类型进行分类，并重建沉积的能量，方向和相互作用顶点。基于仿真，我们提供了1-100 GEV能量范围的比较与当前ICECUBE分析中使用的当前最新最大似然技术，包括已知系统不确定性的影响。对于中微子事件分类，与当前的IceCube方法相比，GNN以固定的假阳性速率（FPR）提高了信号效率的18％。另外，GNN在固定信号效率下将FPR的降低超过8（低于半百分比）。对于能源，方向和相互作用顶点的重建，与当前最大似然技术相比，分辨率平均提高了13％-20％。当在GPU上运行时，GNN能够以几乎是2.7 kHz的中位数ICECUBE触发速率的速率处理ICECUBE事件，这打开了在在线搜索瞬态事件中使用低能量中微子的可能性。
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本文考虑了最佳功率流（OPF）的优化代理，即近似于OPF的输入/输出关系的机器学习模型。最近的工作重点是表明此类代理可能具有高忠诚。但是，他们的培训需要大量数据，每个实例都需要（离线）解决输入分布样本的OPF。为了满足市场清除应用程序的要求，本文提出了积极的桶装采样（ABS），这是一个新型的活跃学习框架，旨在培训在一个时间限制内培训最佳OPF代理。ABS将输入分布分配到存储桶中，并使用采集函数来确定接下来的何处。它依靠自适应学习率，随着时间的推移会增加和降低。实验结果证明了ABS的好处。
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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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由于温室环境中的较高变化和遮挡，机器人对番茄植物的视觉重建非常具有挑战性。 Active-Vision的范式通过推理先前获取的信息并系统地计划相机观点来收集有关植物的新信息，从而有助于克服这些挑战。但是，现有的主动视觉算法不能在有针对性的感知目标（例如叶子节点的3D重建）上表现良好，因为它们不能区分需要重建的植物零件和植物的其余部分。在本文中，我们提出了一种注意力驱动的主动视觉算法，该算法仅根据任务进行任务，仅考虑相关的植物零件。在模拟环境中评估了所提出的方法，该方法是针对番茄植物3D重建的任务，即各种关注水平，即整个植物，主茎和叶子节点。与预定义和随机方法相比，我们的方法将3D重建的准确性提高了9.7％和5.3％的整个植物的准确性，主茎的准确性为14.2％和7.9％，叶子源分别为25.9％和17.3％。前3个观点。同样，与预定义和随机方法相比，我们的方法重建了整个植物的80％和主茎，在1个较少的角度和80％的叶子节点中重建了3个较小的观点。我们还证明，尽管植物模型发生了变化，遮挡量，候选观点的数量和重建决议，但注意力驱动的NBV规划师仍有效地工作。通过在活动视觉上添加注意力机制，可以有效地重建整个植物和靶向植物部分。我们得出的结论是，有必要的注意机制对于显着提高复杂农业食品环境中的感知质量是必要的。
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我们介绍了一种能够在量子点阵列中找到库仑钻石的方面的算法。我们使用恒定相互作用模型模拟这些阵列，并仅依靠一维栅格扫描（射线）使用正则化最大似然估计来学习设备的模型。这使我们能够确定设备的给定电荷状态，过渡的存在以及它们的补偿门电压是什么。对于较小的设备，模拟器还可以用于计算库仑钻石的确切边界，我们用来评估我们的算法正确地找到了具有高精度的绝大多数过渡。
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高质量的关节语音综合在语音科学和技术中具有许多潜在的应用。但是，将适当的映射从语言规范到关节手势是困难且耗时的。在本文中，我们构建了一个基于优化的框架，作为在不手动干预的情况下学习这些映射的第一步。我们证明了具有复杂的启用的音节的产生，并讨论了有关共插曲的关节手势的质量。
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超越地球轨道的人类空间勘探将涉及大量距离和持续时间的任务。为了有效减轻无数空间健康危害，数据和空间健康系统的范式转移是实现地球独立性的，而不是Earth-Reliance所必需的。有希望在生物学和健康的人工智能和机器学习领域的发展可以解决这些需求。我们提出了一个适当的自主和智能精密空间健康系统，可以监控，汇总和评估生物医学状态;分析和预测个性化不良健康结果;适应并响应新累积的数据;并提供对其船员医务人员的个人深度空间机组人员和迭代决策支持的预防性，可操作和及时的见解。在这里，我们介绍了美国国家航空航天局组织的研讨会的建议摘要，以便在太空生物学和健康中未来的人工智能应用。在未来十年，生物监测技术，生物标志科学，航天器硬件，智能软件和简化的数据管理必须成熟，并编织成精确的空间健康系统，以使人类在深空中茁壮成长。
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空间生物学研究旨在了解太空飞行对生物的根本影响，制定支持深度空间探索的基础知识，最终生物工程航天器和栖息地稳定植物，农作物，微生物，动物和人类的生态系统，为持续的多行星寿命稳定。要提高这些目标，该领域利用了来自星空和地下模拟研究的实验，平台，数据和模型生物。由于研究扩展到低地球轨道之外，实验和平台必须是最大自主，光，敏捷和智能化，以加快知识发现。在这里，我们介绍了由美国国家航空航天局的人工智能，机器学习和建模应用程序组织的研讨会的建议摘要，这些应用程序为这些空间生物学挑战提供了关键解决方案。在未来十年中，将人工智能融入太空生物学领域将深化天空效应的生物学理解，促进预测性建模和分析，支持最大自主和可重复的实验，并有效地管理星载数据和元数据，所有目标使生活能够在深空中茁壮成长。
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