卷积神经网络(CNNS)现在可以实现挑战对象识别任务的人为级别性能。 CNNS也是在视觉识别任务中预测神经和行为响应方面的主要定量模型。然而,有一个广泛接受的CNN模型批评:与新生动物不同,这些动物迅速和高效地学习,CNN被认为是“饥饿的数据”,需要大量的训练数据来开发用于对象识别的准确模型。这种批评挑战了使用CNNS作为可视化发展模型的承诺。在这里,我们通过对新生儿小鸡和CNNS进行平行控制饲养的实验,直接检查CNNS比新生动物更饥饿的数据。我们在严格控制的视觉环境中提出了新生儿小鸡,然后通过在视频游戏引擎中构建虚拟动物室来模拟该环境中提供的培训数据。我们记录了通过虚拟室移动的代理获取的视觉图像,并使用这些图像来训练CNN。当CNN收到与小鸡相似的视觉训练数据时,CNN成功解决了与小鸡相同的具有挑战性的视图 - 不变的对象识别任务。因此,CNNS并不多于动物的数据:CNN和CHICK两者都从单个对象的训练数据成功开发了强大的对象模型。
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集体行为在动物王国范围内普遍存在。然而,迄今为止,集体行为的发展和机械基础尚未正式建立。什么学会机制推动新生动物中集体行为的发展?在这里,我们使用了深度增强学习和好奇心驱动的学习 - 深深植根于心理和神经科学研究的两种学习机制 - 建立开发集体行为的新生人工代理。像新生动物一样,我们的代理商学习来自自然主义环境中的原始感官投入的集体行为。我们的代理商还学习没有外部奖励的集体行为,只使用内在的动机(好奇心)来推动学习。具体而言,当我们在具有组织中的自然视觉环境中提高人工剂时,该代理自发地发展为自我运动,对象识别,以及对组织的偏好,迅速学习集体行为所需的所有核心技能。这项工作桥接了高维感官输入和集体动作之间的划分,导致了集体动物行为的像素与动作模型。更一般地说,我们表明,两个通用学习机制 - 深度加强学习和好奇心驱动的学习 - 足以学习来自无监督的自然体验的集体行为。
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To analyze this characteristic of vulnerability, we developed an automated deep learning method for detecting microvessels in intravascular optical coherence tomography (IVOCT) images. A total of 8,403 IVOCT image frames from 85 lesions and 37 normal segments were analyzed. Manual annotation was done using a dedicated software (OCTOPUS) previously developed by our group. Data augmentation in the polar (r,{\theta}) domain was applied to raw IVOCT images to ensure that microvessels appear at all possible angles. Pre-processing methods included guidewire/shadow detection, lumen segmentation, pixel shifting, and noise reduction. DeepLab v3+ was used to segment microvessel candidates. A bounding box on each candidate was classified as either microvessel or non-microvessel using a shallow convolutional neural network. For better classification, we used data augmentation (i.e., angle rotation) on bounding boxes with a microvessel during network training. Data augmentation and pre-processing steps improved microvessel segmentation performance significantly, yielding a method with Dice of 0.71+/-0.10 and pixel-wise sensitivity/specificity of 87.7+/-6.6%/99.8+/-0.1%. The network for classifying microvessels from candidates performed exceptionally well, with sensitivity of 99.5+/-0.3%, specificity of 98.8+/-1.0%, and accuracy of 99.1+/-0.5%. The classification step eliminated the majority of residual false positives, and the Dice coefficient increased from 0.71 to 0.73. In addition, our method produced 698 image frames with microvessels present, compared to 730 from manual analysis, representing a 4.4% difference. When compared to the manual method, the automated method improved microvessel continuity, implying improved segmentation performance. The method will be useful for research purposes as well as potential future treatment planning.
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通用数据模型解决了标准化电子健康记录(EHR)数据的许多挑战,但无法将其集成深度表型所需的资源。开放的生物学和生物医学本体论(OBO)铸造本体论提供了可用于生物学知识的语义计算表示,并能够整合多种生物医学数据。但是,将EHR数据映射到OBO Foundry本体论需要大量的手动策展和域专业知识。我们介绍了一个框架,用于将观察性医学成果合作伙伴关系(OMOP)标准词汇介绍给OBO铸造本体。使用此框架,我们制作了92,367条条件,8,615种药物成分和10,673个测量结果的映射。域专家验证了映射准确性,并且在24家医院进行检查时,映射覆盖了99%的条件和药物成分和68%的测量结果。最后,我们证明OMOP2OBO映射可以帮助系统地识别可能受益于基因检测的未诊断罕见病患者。
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已知尖峰神经网络(SNN)对于神经形态处理器实施非常有效,可以在传统深度学习方法上提高能效和计算潜伏期的数量级。最近,随着监督培训算法对SNN的背景,最近也使可比的算法性能成为可能。但是,包括音频,视频和其他传感器衍生数据在内的信息通常被编码为不适合SNN的实用值信号,从而阻止网络利用SPIKE定时信息。因此,从实价信号到尖峰的有效编码是至关重要的,并且会显着影响整个系统的性能。为了有效地将信号编码为尖峰,必须考虑与手头任务相关的信息以及编码尖峰的密度。在本文中,我们在扬声器独立数字分类系统的背景下研究了四种尖峰编码方法:发送三角洲,第一次尖峰的时间,漏水的集成和火神经元和弯曲尖刺算法。我们首先表明,与传统的短期傅立叶变换相比,在编码生物启发的耳蜗时,使用较少的尖峰会产生更高的分类精度。然后,我们证明了两种对三角洲变体的发送导致分类结果可与最先进的深卷积神经网络基线相媲美,同时降低了编码的比特率。最后,我们表明,几种编码方法在某些情况下导致比传统深度学习基线的性能提高,进一步证明了编码实用值信号中编码算法的尖峰力量艺术技术。
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尽管电子健康记录是生物医学研究的丰富数据来源,但这些系统并未在医疗环境中统一地实施,并且由于医疗保健碎片化和孤立的电子健康记录之间缺乏互操作性,可能缺少大量数据。考虑到缺少数据的案例的删除可能会在随后的分析中引起严重的偏见,因此,一些作者更喜欢采用多重插补策略来恢复缺失的信息。不幸的是,尽管几项文献作品已经通过使用现在可以自由研究的任何不同的多个归档算法记录了有希望的结果,但尚无共识,MI算法效果最好。除了选择MI策略之外,归纳算法及其应用程序设置的选择也至关重要且具有挑战性。在本文中,受鲁宾和范布伦的开创性作品的启发,我们提出了一个方法学框架,可以应用于评估和比较多种多个插补技术,旨在选择用于计算临床研究工作中最有效的推断。我们的框架已被应用于验证和扩展较大的队列,这是我们在先前的文献研究中提出的结果,我们在其中评估了关键患者的描述符和Covid-19的影响在2型糖尿病患者中的影响,其数据为2型糖尿病,其数据为2型糖尿病由国家共同队列合作飞地提供。
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Thin-cap fibroatheroma (TCFA) and plaque rupture have been recognized as the most frequent risk factor for thrombosis and acute coronary syndrome. Intravascular optical coherence tomography (IVOCT) can identify TCFA and assess cap thickness, which provides an opportunity to assess plaque vulnerability. We developed an automated method that can detect lipidous plaque and assess fibrous cap thickness in IVOCT images. This study analyzed a total of 4,360 IVOCT image frames of 77 lesions among 41 patients. To improve segmentation performance, preprocessing included lumen segmentation, pixel-shifting, and noise filtering on the raw polar (r, theta) IVOCT images. We used the DeepLab-v3 plus deep learning model to classify lipidous plaque pixels. After lipid detection, we automatically detected the outer border of the fibrous cap using a special dynamic programming algorithm and assessed the cap thickness. Our method provided excellent discriminability of lipid plaque with a sensitivity of 85.8% and A-line Dice coefficient of 0.837. By comparing lipid angle measurements between two analysts following editing of our automated software, we found good agreement by Bland-Altman analysis (difference 6.7+/-17 degree; mean 196 degree). Our method accurately detected the fibrous cap from the detected lipid plaque. Automated analysis required a significant modification for only 5.5% frames. Furthermore, our method showed a good agreement of fibrous cap thickness between two analysts with Bland-Altman analysis (4.2+/-14.6 micron; mean 175 micron), indicating little bias between users and good reproducibility of the measurement. We developed a fully automated method for fibrous cap quantification in IVOCT images, resulting in good agreement with determinations by analysts. The method has great potential to enable highly automated, repeatable, and comprehensive evaluations of TCFAs.
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肺癌是最致命的癌症之一,部分诊断和治疗取决于肿瘤的准确描绘。目前是最常见的方法的人以人为本的分割,须遵守观察者间变异性,并且考虑到专家只能提供注释的事实,也是耗时的。最近展示了有前途的结果,自动和半自动肿瘤分割方法。然而,随着不同的研究人员使用各种数据集和性能指标验证了其算法,可靠地评估这些方法仍然是一个开放的挑战。通过2018年IEEE视频和图像处理(VIP)杯竞赛创建的计算机断层摄影扫描(LOTUS)基准测试的肺起源肿瘤分割的目标是提供唯一的数据集和预定义的指标,因此不同的研究人员可以开发和以统一的方式评估他们的方法。 2018年VIP杯始于42个国家的全球参与,以获得竞争数据。在注册阶段,有129名成员组成了来自10个国家的28个团队,其中9个团队将其达到最后阶段,6队成功完成了所有必要的任务。简而言之,竞争期间提出的所有算法都是基于深度学习模型与假阳性降低技术相结合。三种决赛选手开发的方法表明,有希望的肿瘤细分导致导致越来越大的努力应降低假阳性率。本次竞争稿件概述了VIP-Cup挑战,以及所提出的算法和结果。
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气候变化仍然是一个迫在眉睫的问题,目前影响社会大。重要的是,我们作为一个社会,包括计算机愿景(CV)社区采取措施限制对环境的影响。在本文中,我们(a)分析了CV方法递减递减的效果,(b)提出了一种\ entyit {'nofade''}:一种基于新的基于熵的度量来量化模型 - 数据集 - 复杂性关系。我们表明一些简历的任务正在达到饱和度,而其他CV任务几乎完全饱和。在这种光中,Nofade允许CV社区在类似的基础上比较模型和数据集,建立不良平台。
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图表学习方法为解决图形所代表的复杂的现实世界问题打开了新的可能性。但是,这些应用程序中使用的许多图包括数百万节点和数十亿个边缘,并且超出了当前方法和软件实现的功能。我们提供葡萄,这是一种用于图形处理和表示学习的软件资源,能够通过使用专业和智能数据结构,算法和快速并行实现来通过大图扩展。与最先进的软件资源相比,葡萄显示出经验空间和时间复杂性的数量级的改善,以及边缘预测和节点标签预测性能的实质和统计学上的显着改善。此外,葡萄提供了来自文献和其他来源的80,000多种图,标准化界面允许直接整合第三方库,61个节点嵌入方法,25个推理模型和3个模块化管道,以允许公平且可重复的方法比较以及用于图形处理和嵌入的库。
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