Various depth estimation models are now widely used on many mobile and IoT devices for image segmentation, bokeh effect rendering, object tracking and many other mobile tasks. Thus, it is very crucial to have efficient and accurate depth estimation models that can run fast on low-power mobile chipsets. In this Mobile AI challenge, the target was to develop deep learning-based single image depth estimation solutions that can show a real-time performance on IoT platforms and smartphones. For this, the participants used a large-scale RGB-to-depth dataset that was collected with the ZED stereo camera capable to generated depth maps for objects located at up to 50 meters. The runtime of all models was evaluated on the Raspberry Pi 4 platform, where the developed solutions were able to generate VGA resolution depth maps at up to 27 FPS while achieving high fidelity results. All models developed in the challenge are also compatible with any Android or Linux-based mobile devices, their detailed description is provided in this paper.
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Quantum-enhanced data science, also known as quantum machine learning (QML), is of growing interest as an application of near-term quantum computers. Variational QML algorithms have the potential to solve practical problems on real hardware, particularly when involving quantum data. However, training these algorithms can be challenging and calls for tailored optimization procedures. Specifically, QML applications can require a large shot-count overhead due to the large datasets involved. In this work, we advocate for simultaneous random sampling over both the dataset as well as the measurement operators that define the loss function. We consider a highly general loss function that encompasses many QML applications, and we show how to construct an unbiased estimator of its gradient. This allows us to propose a shot-frugal gradient descent optimizer called Refoqus (REsource Frugal Optimizer for QUantum Stochastic gradient descent). Our numerics indicate that Refoqus can save several orders of magnitude in shot cost, even relative to optimizers that sample over measurement operators alone.
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通过磁共振成像（MRI）评估肿瘤负担对于评估胶质母细胞瘤的治疗反应至关重要。由于疾病的高异质性和复杂性，该评估的性能很复杂，并且与高变异性相关。在这项工作中，我们解决了这个问题，并提出了一条深度学习管道，用于对胶质母细胞瘤患者进行全自动的端到端分析。我们的方法同时确定了肿瘤的子区域，包括第一步的肿瘤，周围肿瘤和手术腔，然后计算出遵循神经符号学（RANO）标准的当前响应评估的体积和双相测量。此外，我们引入了严格的手动注释过程，其随后是人类专家描绘肿瘤子区域的，并捕获其分割的信心，后来在训练深度学习模型时被使用。我们广泛的实验研究的结果超过了760次术前和504例从公共数据库获得的神经胶质瘤后患者（2021 - 2020年在19个地点获得）和临床治疗试验（47和69个地点，可用于公共数据库（在19个地点获得）（47和69个地点）术前/术后患者，2009-2011）并以彻底的定量，定性和统计分析进行了备份，表明我们的管道在手动描述时间的一部分中对术前和术后MRI进行了准确的分割（最高20比人更快。二维和体积测量与专家放射科医生非常吻合，我们表明RANO测量并不总是足以量化肿瘤负担。
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这项工作使用熵调查的放松随机控制视角作为设计增强学习（RL）算法的原则框架。本代理通过根据最佳放松政策分配的嘈杂控制来与环境进行交互。一方面，嘈杂的政策探索了空间，因此有助于学习，但另一方面，通过为非最佳行为分配积极的可能性来引入偏见。这种探索解释权取舍取决于熵正规化的强度。我们研究了两种熵正则化公式产生的算法：探索性控制方法，其中熵被添加到成本目标以及近端政策更新方法中，熵惩罚了两个连续事件之间的策略差异。我们分析了有限的地平线连续时间线性季度（LQ）RL问题，这两种算法都产生了高斯轻松的策略。我们量化了高斯政策的价值函数与其嘈杂评估之间的确切差异，并表明执行噪声必须在整个时间内独立。通过调整轻松策略的采样频率和管理熵正则强度的参数，我们证明，对于两种学习算法而言，遗憾是$ \ MATHCAL {O}（\ sqrt {n}）的顺序（上升）超过$ n $插曲的对数因素），与文献相符。
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在分析此类数据中，高光谱脉冲仍然是最具挑战性的任务之一。深度学习一直在田野上盛开，并被证明超过了其他经典的不混合技术，并且可以有效地部署在配备高光谱成像器的地球观察卫星上。在这封信中，我们遵循这一研究途径，并提出了一个多分支卷积神经网络，该网络受益于融合过程中的光谱，空间和光谱空间特征。我们的实验结果得到了消融研究的支持，表明我们的技术从文献中优于其他人，而导致了更高质量的分数丰度估计。此外，我们研究了减少训练集对所有算法及其对噪音的稳健性的影响的影响，因为捕获大型且代表性的地面真相集是耗时且在实践中成本高昂的，尤其是在新兴的地球观察方案中。
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通过优化农业管理实践来维持农场的可持续性有助于建立更适合星球的环境。新兴的卫星任务可以获取多光谱图像，从而捕获有关扫描区域的更详细的光谱信息，因此，在农业应用中的分析过程中，我们可以从细微的光谱特征中受益。我们介绍了一种从10 m Sentinel-2多光谱图像系列中提取2.5 m栽培地图的方法，该图像受益于紧凑型卷积神经网络。实验表明，与U-NET相比，我们的模型不仅通过提供更高质量的分割图来超过经典和深度的机器学习技术，而且还可以大大减少内存足迹（我们的模型的几乎可训练的参数，最多具有31m参数的参数U-nets）。在任务中，这种记忆节俭是关键的，这使我们能够在轨道进入轨道后将模型链接到AI驱动的卫星，因为由于时间限制，不可能发送大型网。
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我们研究了量子多体系统的哈密顿量的参数的问题，鉴于对系统的访问有限。在这项工作中，我们基于最近通过衍生估计进行哈密顿学习的方法。我们提出了一项协议，以改善先前作品的缩放依赖性，尤其是在与哈密顿式结构有关的参数方面（例如，其locality $ k $）。此外，通过在我们的协议的性能上得出精确的界限，我们能够在我们的学习协议中为高参数的理论上最佳设置提供精确的数值处方，例如最大进化时间（当统一动力学学习时）或最低温度（当与吉布斯国家学习时）。多亏了这些改进，我们的协议对于大型问题很实际：我们通过对80克系统的协议进行数值模拟来证明这一点。
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用于移动操作的机器人平台需要满足许多对许多现实世界应用的两个矛盾要求：需要紧凑的基础才能通过混乱的室内环境导航，而支撑需要足够大以防止翻滚或小费，尤其是在快速操纵期间有效载荷或与环境有力互动的操作。本文提出了一种新颖的机器人设计，该设计通过多功能足迹来满足这两种要求。当操纵重物时，它可以将其足迹重新配置为狭窄的配置。此外，其三角形配置可通过防止支撑开关来在不平坦的地面上进行高精度任务。提出了一种模型预测控制策略，该策略统一计划和控制，以同时导航，重新配置和操纵。它将任务空间目标转换为新机器人的全身运动计划。提出的设计已通过硬件原型进行了广泛的测试。足迹重新配置几乎可以完全消除操纵引起的振动。控制策略在实验室实验和现实世界的施工任务中被证明有效。
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联邦学习（FL）最近由于其在保留隐私而使用分散数据的能力，最近引起了人们的关注。但是，这也提出了与参与设备的异质性有关的其他挑战，无论是在其计算能力和贡献数据方面。同时，神经体系结构搜索（NAS）已成功用于集中式数据集，从而产生了最新的结果，从而获得了受限（硬件意识）和不受约束的设置。但是，即使是在NAS和FL的交集的最新工作，也假定了与数据中心硬件的均匀计算环境，并且无法解决使用受约束，异质设备的问题。结果，在联合环境中对NAS的实际用法仍然是我们在工作中解决的一个空旷的问题。我们设计我们的系统Fedoras，在处理具有非IID分布数据的不同功能的设备时发现和培训有希望的体系结构，并提供了其在不同环境中有效性的经验证据。具体而言，我们在跨越三种不同模式（视觉，语音，文本）的数据集中评估了Fedoras，并且与最先进的联合解决方案相比，其性能更好，同时保持资源效率。
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基于自我注意力的模型，例如视觉变压器（VIT），已经成为计算机视觉中卷积神经网络（CNN）的一种非常有竞争力的建筑。尽管越来越高的变体具有更高的识别精度，但由于自我注意力的二次复杂性，现有的VIT通常在计算和模型大小中要求。尽管已重新引入了最近的CNN的几种成功设计选择（例如，卷积和分层多阶段结构）已重新引入最近的VIT，但它们仍然不足以满足移动设备的有限资源要求。这激发了最近根据最先进的Mobilenet-V2开发光线的尝试，但仍然留下了性能差距。在这项工作中，在这个研究不足的方向上进一步推动了Edgevits，这是一个新的轻巧vits家族，这首先使基于注意力的视觉模型能够与最佳轻巧的CNN竞争，这准确性和设备效率。这是通过基于自我注意力和卷积的最佳整合而引入高度成本效益的本地 - 全球局（LGL）信息交换瓶颈来实现的。对于设备青年的评估，我们不再依赖诸如拖船或参数的不准确代理，而是采用一种实用的方法来直接专注于设备延迟，以及首次首次提供能源效率。具体而言，我们表明，当考虑准确性的延迟和准确性 - 能量折衷时，我们的模型是帕累托最佳的，在几乎所有情况下都严格占据了其他VIT并与最有效的CNN竞争的严格优势。代码可从https://github.com/saic-fi/edgevit获得。
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