可解释性和鲁棒性必须在临床应用中整合加速磁共振成像(MRI)重建的机器学习方法。这样做会允许快速高质量的解剖和病理学成像。数据一致性(DC)对于多模态数据的泛化至关重要,以及检测病理学的鲁棒性。这项工作提出了独立复发推理机(CIRIM)的级联,通过展开优化来评估DC,通过梯度下降,并通过设计的术语明确地明确。我们对CIRIM与其他展开的优化方法进行广泛的比较,是端到端变分网络(E2EVN)和轮辋,以及UNET和压缩感测(CS)。评估是分两个阶段完成的。首先,评估关于多次训练的MRI模型的学习,即用{t_1} $ - 加权和平凡对比,以及$ {t_2} $ - 加权膝盖数据。其次,在通过3D Flair MRI数据中重建依赖多发性硬化(MS)患者的3D Flair MRI数据来测试鲁棒性。结果表明,CIRIM在隐式强制执行DC时表现最佳,而E2EVN需要明确制定的DC。 CIRIM在重建临床MS数据时显示出最高病变对比度分辨率。与CS相比,性能提高了大约11%,而重建时间是二十次减少。
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While the brain connectivity network can inform the understanding and diagnosis of developmental dyslexia, its cause-effect relationships have not yet enough been examined. Employing electroencephalography signals and band-limited white noise stimulus at 4.8 Hz (prosodic-syllabic frequency), we measure the phase Granger causalities among channels to identify differences between dyslexic learners and controls, thereby proposing a method to calculate directional connectivity. As causal relationships run in both directions, we explore three scenarios, namely channels' activity as sources, as sinks, and in total. Our proposed method can be used for both classification and exploratory analysis. In all scenarios, we find confirmation of the established right-lateralized Theta sampling network anomaly, in line with the temporal sampling framework's assumption of oscillatory differences in the Theta and Gamma bands. Further, we show that this anomaly primarily occurs in the causal relationships of channels acting as sinks, where it is significantly more pronounced than when only total activity is observed. In the sink scenario, our classifier obtains 0.84 and 0.88 accuracy and 0.87 and 0.93 AUC for the Theta and Gamma bands, respectively.
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Recent advances in upper limb prostheses have led to significant improvements in the number of movements provided by the robotic limb. However, the method for controlling multiple degrees of freedom via user-generated signals remains challenging. To address this issue, various machine learning controllers have been developed to better predict movement intent. As these controllers become more intelligent and take on more autonomy in the system, the traditional approach of representing the human-machine interface as a human controlling a tool becomes limiting. One possible approach to improve the understanding of these interfaces is to model them as collaborative, multi-agent systems through the lens of joint action. The field of joint action has been commonly applied to two human partners who are trying to work jointly together to achieve a task, such as singing or moving a table together, by effecting coordinated change in their shared environment. In this work, we compare different prosthesis controllers (proportional electromyography with sequential switching, pattern recognition, and adaptive switching) in terms of how they present the hallmarks of joint action. The results of the comparison lead to a new perspective for understanding how existing myoelectric systems relate to each other, along with recommendations for how to improve these systems by increasing the collaborative communication between each partner.
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The promise of Mobile Health (mHealth) is the ability to use wearable sensors to monitor participant physiology at high frequencies during daily life to enable temporally-precise health interventions. However, a major challenge is frequent missing data. Despite a rich imputation literature, existing techniques are ineffective for the pulsative signals which comprise many mHealth applications, and a lack of available datasets has stymied progress. We address this gap with PulseImpute, the first large-scale pulsative signal imputation challenge which includes realistic mHealth missingness models, an extensive set of baselines, and clinically-relevant downstream tasks. Our baseline models include a novel transformer-based architecture designed to exploit the structure of pulsative signals. We hope that PulseImpute will enable the ML community to tackle this significant and challenging task.
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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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脑小血管疾病的成像标记提供了有关脑部健康的宝贵信息,但是它们的手动评估既耗时又受到实质性内部和间际变异性的阻碍。自动化评级可能受益于生物医学研究以及临床评估,但是现有算法的诊断可靠性尚不清楚。在这里,我们介绍了\ textIt {血管病变检测和分割}(\ textit {v textit {where valdo?})挑战,该挑战是在国际医学图像计算和计算机辅助干预措施(MICCAI)的卫星事件中运行的挑战(MICCAI) 2021.这一挑战旨在促进大脑小血管疾病的小而稀疏成像标记的自动检测和分割方法的开发,即周围空间扩大(EPVS)(任务1),脑微粒(任务2)和预先塑造的鞋类血管起源(任务3),同时利用弱和嘈杂的标签。总体而言,有12个团队参与了针对一个或多个任务的解决方案的挑战(任务1 -EPVS 4,任务2 -Microbleeds的9个,任务3 -lacunes的6个)。多方数据都用于培训和评估。结果表明,整个团队和跨任务的性能都有很大的差异,对于任务1- EPV和任务2-微型微型且对任务3 -lacunes尚无实际的结果,其结果尤其有望。它还强调了可能阻止个人级别使用的情况的性能不一致,同时仍证明在人群层面上有用。
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为了利用同一场景的视频框架中的高时间相关性,使用基于块的运动估计和补偿技术从已经编码的参考帧中预测了当前帧。尽管这种方法可以有效利用移动对象的翻译运动,但它容易受到其他类型的仿射运动和对象遮挡/除含量的影响。最近,深度学习已被用来模拟人类姿势的高级结构,以从短视频中的特定动作中进行,然后通过使用生成的对抗网络(GAN)来预测姿势,从而在未来的时间内生成虚拟框架。因此,建模人姿势的高级结构能够通过预测人类的行为并确定其轨迹来利用语义相关性。视频监视应用程序将受益,因为可以通过估算人类姿势轨迹并通过语义相关性产生未来的框架来压缩存储的大监视数据。本文通过从已经编码的框架中对人姿势进行建模并在当前时间使用生成的框架来探讨一种新的视频编码方式。预计所提出的方法可以通过预测包含具有较低残差的移动对象的块来克服传统向后引用框架的局限性。实验结果表明,提出的方法平均可以实现高达2.83 dB PSNR增益和25.93 \%比特率的节省,用于高运动视频序列
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Majorana示威者是一项领先的实验,寻找具有高纯净锗探测器(HPGE)的中性s中性双β衰变。机器学习提供了一种最大化这些检测器提供的信息量的新方法,但是与传统分析相比,数据驱动的性质使其不可解释。一项可解释性研究揭示了机器的决策逻辑,使我们能够从机器中学习以反馈传统分析。在这项工作中,我们介绍了Majorana演示者数据的第一个机器学习分析。这也是对任何锗探测器实验的第一个可解释的机器学习分析。训练了两个梯度增强的决策树模型,以从数据中学习,并进行了基于游戏理论的模型可解释性研究,以了解分类功率的起源。通过从数据中学习,该分析识别重建参数之间的相关性,以进一步增强背景拒绝性能。通过从机器中学习,该分析揭示了新的背景类别对相互利用的标准Majorana分析的重要性。该模型与下一代锗探测器实验(如传说)高度兼容,因为它可以同时在大量探测器上进行训练。
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我们提出了一种基于机器学习的新型方法,用于从干涉数据中检测出星系尺度的重力透镜,特别是使用国际Lofar望远镜(ILT)采用的方法,该镜头是在150 MHz的频率上观察到北部无线电天空,该频率是350的角度分辨率。 MAS和90 Ujy Beam-1(1 Sigma)的灵敏度。我们开发并测试了几个卷积神经网络,以确定给定样品被归类为镜头或非镜头事件的概率和不确定性。通过对包括逼真的镜头和非镜头无线电源的模拟干涉成像数据集进行训练和测试,我们发现可以恢复95.3%的镜头样品(真正的正速率),仅污染仅为0.008来自非静态样品(假阳性速率)的含量。考虑到预期的镜头概率,结果导致了92.2%的镜头事件的样品纯度。我们发现,当镜头图像之间的最大图像分离大于合成光束尺寸的3倍时,网络结构是最健壮的,并且镜头图像具有至少与20个Sigma(点源)的总磁通密度相等)检测。对于ILT,这对应于爱因斯坦半径大于0.5 ARCSEC和一个无线电源群体的镜头样品,其150 MHz通量密度超过2 MJY。通过应用这些标准和我们的镜头检测算法,我们希望发现Lofar两米天空调查中包含的绝大多数星系尺度重力透镜系统。
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我们从一组稀疏的光谱时间序列中构建了一个物理参数化的概率自动编码器(PAE),以学习IA型超新星(SNE IA)的内在多样性。 PAE是一个两阶段的生成模型,由自动编码器(AE)组成,该模型在使用归一化流(NF)训练后概率地解释。我们证明,PAE学习了一个低维的潜在空间,该空间可捕获人口内存在的非线性特征范围,并且可以直接从数据直接从数据中准确地对整个波长和观察时间进行精确模拟SNE IA的光谱演化。通过引入相关性惩罚项和多阶段训练设置以及我们的物理参数化网络,我们表明可以在训练期间分离内在和外在的可变性模式,从而消除了需要进行额外标准化的其他模型。然后,我们在SNE IA的许多下游任务中使用PAE进行越来越精确的宇宙学分析,包括自动检测SN Outliers,与数据分布一致的样本的产生以及在存在噪音和不完整数据的情况下解决逆问题限制宇宙距离测量。我们发现,与以前的研究相一致的最佳固有模型参数数量似乎是三个,并表明我们可以用$ 0.091 \ pm 0.010 $ mag标准化SNE IA的测试样本,该样本对应于$ 0.074 \ pm。 0.010 $ mag如果删除了特殊的速度贡献。训练有素的模型和代码在\ href {https://github.com/georgestein/supaernova} {github.com/georgestein/supaernova}上发布
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