Artificial Intelligence (AI) is having a tremendous impact across most areas of science. Applications of AI in healthcare have the potential to improve our ability to detect, diagnose, prognose, and intervene on human disease. For AI models to be used clinically, they need to be made safe, reproducible and robust, and the underlying software framework must be aware of the particularities (e.g. geometry, physiology, physics) of medical data being processed. This work introduces MONAI, a freely available, community-supported, and consortium-led PyTorch-based framework for deep learning in healthcare. MONAI extends PyTorch to support medical data, with a particular focus on imaging, and provide purpose-specific AI model architectures, transformations and utilities that streamline the development and deployment of medical AI models. MONAI follows best practices for software-development, providing an easy-to-use, robust, well-documented, and well-tested software framework. MONAI preserves the simple, additive, and compositional approach of its underlying PyTorch libraries. MONAI is being used by and receiving contributions from research, clinical and industrial teams from around the world, who are pursuing applications spanning nearly every aspect of healthcare.

自动生物医学图像分析的领域至关重要地取决于算法验证的可靠和有意义的性能指标。但是，当前的度量使用通常是不明智的，并且不能反映基本的域名。在这里，我们提出了一个全面的框架，该框架指导研究人员以问题意识的方式选择绩效指标。具体而言，我们专注于生物医学图像分析问题，这些问题可以解释为图像，对象或像素级别的分类任务。该框架首先编译域兴趣 - 目标结构 - ，数据集和算法与输出问题相关的属性的属性与问题指纹相关，同时还将其映射到适当的问题类别，即图像级分类，语义分段，实例，实例细分或对象检测。然后，它指导用户选择和应用一组适当的验证指标的过程，同时使他们意识到与个人选择相关的潜在陷阱。在本文中，我们描述了指标重新加载推荐框架的当前状态，目的是从图像分析社区获得建设性的反馈。当前版本是在由60多个图像分析专家的国际联盟中开发的，将在社区驱动的优化之后公开作为用户友好的工具包提供。

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。

逆转录 - 聚合酶链反应（RT-PCR）目前是Covid-19诊断中的金标准。然而，它可以花几天来提供诊断，假负率相对较高。成像，特别是胸部计算断层扫描（CT），可以有助于诊断和评估这种疾病。然而，表明标准剂量CT扫描对患者提供了显着的辐射负担，尤其是需要多次扫描的患者。在这项研究中，我们考虑低剂量和超低剂量（LDCT和ULDCT）扫描方案，其减少靠近单个X射线的辐射曝光，同时保持可接受的分辨率以进行诊断目的。由于胸部放射学专业知识可能不会在大流行期间广泛使用，我们使用LDCT / ULDCT扫描的收集的数据集进行人工智能（AI）基础的框架，以研究AI模型可以提供人为级性能的假设。 AI模型使用了两个阶段胶囊网络架构，可以快速对Covid-19，社区获得的肺炎（帽）和正常情况进行分类，使用LDCT / ULDCT扫描。 AI模型实现Covid-19敏感性为89.5％+ - 0.11，帽敏感性为95％+ \ - 0.11，正常情况敏感性（特异性）85.7％+ - 0.16，精度为90％+ \ - 0.06。通过纳入临床数据（人口统计和症状），性能进一步改善了Covid-19敏感性为94.3％+ \ - PM 0.05，帽敏感性为96.7％+ \ - 0.07，正常情况敏感性（特异性）91％+ - 0.09，精度为94.1％+ \ - 0.03。所提出的AI模型基于降低辐射暴露的LDCT / ULDCT扫描来实现人级诊断。我们认为，所提出的AI模型有可能协助放射科医师准确，并迅速诊断Covid-19感染，并帮助控制大流行期间的传输链。

尽管自动图像分析的重要性不断增加，但最近的元研究揭示了有关算法验证的主要缺陷。性能指标对于使用的自动算法的有意义，客观和透明的性能评估和验证尤其是关键，但是在使用特定的指标进行给定的图像分析任务时，对实际陷阱的关注相对较少。这些通常与（1）无视固有的度量属性，例如在存在类不平衡或小目标结构的情况下的行为，（2）无视固有的数据集属性，例如测试的非独立性案例和（3）无视指标应反映的实际生物医学领域的兴趣。该动态文档的目的是说明图像分析领域通常应用的性能指标的重要局限性。在这种情况下，它重点介绍了可以用作图像级分类，语义分割，实例分割或对象检测任务的生物医学图像分析问题。当前版本是基于由全球60多家机构的国际图像分析专家进行的关于指标的Delphi流程。

病理学家对患病组织的视觉微观研究一直是一个多世纪以来癌症诊断和预后的基石。最近，深度学习方法在组织图像的分析和分类方面取得了重大进步。但是，关于此类模型在生成组织病理学图像的实用性方面的工作有限。这些合成图像在病理学中有多种应用，包括教育，熟练程度测试，隐私和数据共享的公用事业。最近，引入了扩散概率模型以生成高质量的图像。在这里，我们首次研究了此类模型的潜在用途以及优先的形态加权和颜色归一化，以合成脑癌的高质量组织病理学图像。我们的详细结果表明，与生成对抗网络相比，扩散概率模型能够合成各种组织病理学图像，并且具有较高的性能。

H＆E载玻片中的细胞识别是必不可少的先决条件，可以为进一步的病理分析铺平道路，包括组织分类，癌症分级和表型预测。但是，使用深度学习技术执行此类任务需要大型的细胞级注释数据集。尽管以前的研究已经调查了组织分类中对比度自我监督方法的性能，但该类别算法在细胞鉴定和聚类中的实用性仍然未知。在这项工作中，我们通过提出对比度细胞表示学习（CCRL）模型来研究了在细胞聚类中自学学习（SSL）的实用性。通过全面的比较，我们表明该模型可以通过来自不同组织类型的两个数据集的大幅度优于所有当前可用的细胞聚类模型。更有趣的是，结果表明，我们提出的模型在几个单元格类别中运作良好，而SSL模型的实用性主要在具有大量类别的自然图像数据集的背景下显示（例如Imagenet）。本研究中提出的无监督表示学习方法消除了细胞分类任务中数据注释的耗时步骤，这使我们能够在与以前的方法相比更大的数据集上训练我们的模型。因此，考虑到有希望的结果，这种方法可以为自动细胞表示学习打开新的途径。

随着虚拟助手变得越来越多样化和专业，对应用或特定品牌唤醒的需求也是如此。但是，通常用于训练尾流检测器的特定于唤醒特定的数据集是昂贵的。在本文中，我们探索了两种技术来利用声音建模数据，以提高大唱歌的语音识别，以改善专用的尾流探测器：转移学习和知识蒸馏。我们还探讨了这些技术如何与时间同步训练目标相互作用以提高检测潜伏期。实验显示在开源“嘿STHIPS”数据集中，并且内部远场数据集更具挑战性。使用大型声学模型中的电话同步目标和知识蒸馏，我们能够提高两个数据集的数据集尺寸的精度，同时降低延迟。

我们提出了两类模糊\ l ukasiewicz逻辑的Doxastic扩展，相对于某些适当的基于Kripke的模型，它们是合理而完整的，在这些模型中，原子命题和可访问性关系都是模糊的。这些扩展中的一类配备了具有类似经典信念的属性的伪古典信念，而另一个类是基于一种新的信念概念，我们称其为\ textit {textit {tokeTical}信念。我们使用伪古典信念和使用怀疑的信念进行CPA安全实验来对泥泞的儿童问题进行模糊版本，然后通过证明伪经典信念不适合模仿CPA实验中对手的信念证明提出持怀疑态度的概念是合理的。此外，我们证明了某些提出的Doxastic扩展的声音和完整定理。

人工智能（AI）是塑造未来的颠覆性技术之一。它在主要智能城市解决方案中的数据驱动决策越来越多，包括运输，教育，医疗保健，公共治理和电力系统。与此同时，它在保护Cyber​​威胁，攻击，损害或未授权访问中保护关键网络基础设施时越来越受欢迎。然而，那些传统的AI技术的重要问题之一（例如，深度学习）是，复杂性和复杂性的快速进展推进，并原始是不可诠释的黑匣子。在很多场合，了解控制和信任系统意外或看似不可预测的输出的决策和偏见是非常具有挑战性的。承认，对决策可解释性的控制丧失成为许多数据驱动自动化应用的重要问题。但它可能会影响系统的安全性和可信度吗？本章对网络安全的机器学习应用进行了全面的研究，以表示需要解释来解决这个问题。在这样做的同时，本章首先探讨了智能城市智能城市安全应用程序的AI技术的黑匣子问题。后来，考虑到新的技术范式，解释说明的人工智能（XAI），本章讨论了从黑盒到白盒的过渡。本章还讨论了关于智能城市应用不同自治系统在应用基于AI的技术的解释性，透明度，可辨能力和解释性的过渡要求。最后，它介绍了一些商业XAI平台，在提出未来的挑战和机遇之前，对传统的AI技术提供解释性。