我们引进AlphaD3M,自动机器学习(AutoML)系统基于元加固使用序列模型自寓教于乐。AlphaD3M是基于编辑操作过机器学习管道原语提供explainability执行。我们比较AlphaD3M与国家的最先进的AutoML系统:Autosklearn,Autostacker和TPOT,在OpenML数据集。AlphaD3M实现竞争力的性能,同时一个数量级的速度更快,减少计算时间从几小时缩短到几分钟,并且是由设计可解释的。
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In this work, we demonstrate the offline FPGA realization of both recurrent and feedforward neural network (NN)-based equalizers for nonlinearity compensation in coherent optical transmission systems. First, we present a realization pipeline showing the conversion of the models from Python libraries to the FPGA chip synthesis and implementation. Then, we review the main alternatives for the hardware implementation of nonlinear activation functions. The main results are divided into three parts: a performance comparison, an analysis of how activation functions are implemented, and a report on the complexity of the hardware. The performance in Q-factor is presented for the cases of bidirectional long-short-term memory coupled with convolutional NN (biLSTM + CNN) equalizer, CNN equalizer, and standard 1-StpS digital back-propagation (DBP) for the simulation and experiment propagation of a single channel dual-polarization (SC-DP) 16QAM at 34 GBd along 17x70km of LEAF. The biLSTM+CNN equalizer provides a similar result to DBP and a 1.7 dB Q-factor gain compared with the chromatic dispersion compensation baseline in the experimental dataset. After that, we assess the Q-factor and the impact of hardware utilization when approximating the activation functions of NN using Taylor series, piecewise linear, and look-up table (LUT) approximations. We also show how to mitigate the approximation errors with extra training and provide some insights into possible gradient problems in the LUT approximation. Finally, to evaluate the complexity of hardware implementation to achieve 400G throughput, fixed-point NN-based equalizers with approximated activation functions are developed and implemented in an FPGA.
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To circumvent the non-parallelizability of recurrent neural network-based equalizers, we propose knowledge distillation to recast the RNN into a parallelizable feedforward structure. The latter shows 38\% latency decrease, while impacting the Q-factor by only 0.5dB.
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There is an increasing need in our society to achieve faster advances in Science to tackle urgent problems, such as climate changes, environmental hazards, sustainable energy systems, pandemics, among others. In certain domains like chemistry, scientific discovery carries the extra burden of assessing risks of the proposed novel solutions before moving to the experimental stage. Despite several recent advances in Machine Learning and AI to address some of these challenges, there is still a gap in technologies to support end-to-end discovery applications, integrating the myriad of available technologies into a coherent, orchestrated, yet flexible discovery process. Such applications need to handle complex knowledge management at scale, enabling knowledge consumption and production in a timely and efficient way for subject matter experts (SMEs). Furthermore, the discovery of novel functional materials strongly relies on the development of exploration strategies in the chemical space. For instance, generative models have gained attention within the scientific community due to their ability to generate enormous volumes of novel molecules across material domains. These models exhibit extreme creativity that often translates in low viability of the generated candidates. In this work, we propose a workbench framework that aims at enabling the human-AI co-creation to reduce the time until the first discovery and the opportunity costs involved. This framework relies on a knowledge base with domain and process knowledge, and user-interaction components to acquire knowledge and advise the SMEs. Currently,the framework supports four main activities: generative modeling, dataset triage, molecule adjudication, and risk assessment.
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序数模式的统计分析的最终目的是表征它们诱导的特征的分布。特别是,了解大类时间序列模型的对熵统计复杂性的联合分布将允许迄今无法获得的统计测试。在这个方向上工作,我们表征了Shannon经验的渐进分布,用于任何模型,在此模型中,真正的归一化熵既不为零也不为零。我们从中心极限定理(假设大时间序列),多元增量方法和其平均值的三阶校正获得了渐近分布。我们讨论了其他结果(精确,一阶和二阶校正)有关其准确性和数值稳定性的适用性。在建立有关香农熵的测试统计数据的一般框架内,我们提出了双边测试,该测试验证是否有足够的证据拒绝以下假设,即两个信号产生了具有相同Shannon熵的顺序模式。我们将此双边测试应用于来自三个城市(都柏林,爱丁堡和迈阿密)的每日最高温度时间序列,并获得了明智的结果。
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在本文中,提出了一种新的方法,该方法允许基于神经网络(NN)均衡器的低复杂性发展,以缓解高速相干光学传输系统中的损伤。在这项工作中,我们提供了已应用于馈电和经常性NN设计的各种深层模型压缩方法的全面描述和比较。此外,我们评估了这些策略对每个NN均衡器的性能的影响。考虑量化,重量聚类,修剪和其他用于模型压缩的尖端策略。在这项工作中,我们提出并评估贝叶斯优化辅助压缩,其中选择了压缩的超参数以同时降低复杂性并提高性能。总之,通过使用模拟和实验数据来评估每种压缩方法的复杂性及其性能之间的权衡,以完成分析。通过利用最佳压缩方法,我们表明可以设计基于NN的均衡器,该均衡器比传统的数字背部传播(DBP)均衡器具有更好的性能,并且只有一个步骤。这是通过减少使用加权聚类和修剪算法后在NN均衡器中使用的乘数数量来完成的。此外,我们证明了基于NN的均衡器也可以实现卓越的性能,同时仍然保持与完整的电子色色散补偿块相同的复杂性。我们通过强调开放问题和现有挑战以及未来的研究方向来结束分析。
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确定公民的多样化和经常竞争的价值,并解决随之而来的公共价值冲突,对于包容性和综合城市发展至关重要。学者们强调,具有关系的,具有价值的城市空间引起了许多不同的冲突,它们在空间和时间上都不同。尽管理论上已经构思了公共价值冲突的概念,但很少有实证研究确定这种价值观及其在城市空间中的冲突。本文以公共价值理论为基础,并使用案例研究的混合方法方法,提出了一种新的方法来研究城市空间中的公共价值冲突。使用汉堡,德国公共参与地理信息系统的4,528个公民贡献的非结构化参与数据,使用自然语言处理和空间聚类技术来识别潜在价值冲突的领域。四个专家研讨会评估和解释这些定量发现。整合定量和定性结果,19个普通公众价值观和9个原型冲突。根据这些结果,本文提出了一种新的公共价值领域概念工具,该工具扩展了公共价值冲突的理论概念,并有助于进一步说明城市空间的价值。
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抗微生物抗性(AMR)是日益增长的公共卫生威胁,估计每年造成超过1000万人死亡,在现状预测下,到2050年,全球经济损失了100万亿美元。这些损失主要是由于治疗失败的发病率和死亡率增加,医疗程序中的AMR感染以及归因于AMR的生活质量损失所致。已经提出了许多干预措施来控制AMR的发展并减轻其传播带来的风险。本文回顾了细菌AMR管理和控制的关键方面,这些方面可以利用人工智能,机器学习以及数学和统计建模等数据技术,这些领域在本世纪已经快速发展。尽管数据技术已成为生物医学研究的组成部分,但它们对AMR管理的影响仍然很小。我们概述了使用数据技术来打击AMR,详细介绍了四个互补类别的最新进展:监视,预防,诊断和治疗。我们在生物医学研究,临床实践和“一个健康”背景下使用数据技术提供了有关当前AMR控制方法的概述。我们讨论了数据技术的潜在影响和挑战在高收入和中等收入国家中面临的实施,并建议将这些技术更容易地整合到医疗保健和公共卫生中所需的具体行动,并建议使用具体的行动部门。
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在本文中,我们提供了一种系统的方法来评估和比较数字信号处理中神经网络层的计算复杂性。我们提供并链接四个软件到硬件的复杂性度量,定义了不同的复杂度指标与层的超参数的关系。本文解释了如何计算这四个指标以进行馈送和经常性层,并定义在这种情况下,我们应该根据我们是否表征了面向更软件或硬件的应用程序来使用特定的度量。新引入的四个指标之一,称为“添加和位移位数(NAB)”,用于异质量化。 NABS不仅表征了操作中使用的位宽的影响,还表征了算术操作中使用的量化类型。我们打算这项工作作为与神经网络在实时数字信号处理中应用相关的复杂性估计级别(目的)的基线,旨在统一计算复杂性估计。
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FPGA中首次实施了针对非线性补偿的经常性和前馈神经网络均衡器,其复杂度与分散均衡器的复杂度相当。我们证明,基于NN的均衡器可以胜过1个速度的DBP。
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