血管内操作中的自主机器人有可能安全可靠地浏览循环系统，同时降低对人体错误的敏感性。但是，训练机器人的过程涉及许多挑战，例如由于机器学习算法的效率低下而导致的长期培训持续时间以及导管与血管内幻影之间的相互作用引起的安全问题。物理模拟器已在血管内手术的背景下使用，但通常用于员工培训，通常不符合自主插管目标。此外，大多数当前的模拟器都是封闭消息，它阻碍了安全可靠的自主系统的协作开发。在这项工作中，我们介绍了Cathsim，Cathsim是一种开源模拟环境，可加快用于自主内血管内导航的机器学习算法的开发。我们首先使用最先进的血管内机器人模拟高保真导管和主动脉。然后，我们在模拟环境中提供了导管和主动脉之间实时力传感的能力。我们通过使用两种流行的强化学习算法，近端策略优化（PPO）和软参与者（SAC）在两个主要动脉内执行两个不同的导管插入任务来验证我们的模拟器。实验结果表明，使用我们的开源模拟器，我们可以成功训练增强型学习剂以执行不同的自主插管任务。

A "heart attack" or myocardial infarction (MI), occurs when an artery supplying blood to the heart is abruptly occluded. The "gold standard" method for imaging MI is Cardiovascular Magnetic Resonance Imaging (MRI), with intravenously administered gadolinium-based contrast (late gadolinium enhancement). However, no "gold standard" fully automated method for the quantification of MI exists. In this work, we propose an end-to-end fully automatic system (MyI-Net) for the detection and quantification of MI in MRI images. This has the potential to reduce the uncertainty due to the technical variability across labs and inherent problems of the data and labels. Our system consists of four processing stages designed to maintain the flow of information across scales. First, features from raw MRI images are generated using feature extractors built on ResNet and MoblieNet architectures. This is followed by the Atrous Spatial Pyramid Pooling (ASPP) to produce spatial information at different scales to preserve more image context. High-level features from ASPP and initial low-level features are concatenated at the third stage and then passed to the fourth stage where spatial information is recovered via up-sampling to produce final image segmentation output into: i) background, ii) heart muscle, iii) blood and iv) scar areas. New models were compared with state-of-art models and manual quantification. Our models showed favorable performance in global segmentation and scar tissue detection relative to state-of-the-art work, including a four-fold better performance in matching scar pixels to contours produced by clinicians.

开发有效的自动分类器将真实来源与工件分开，对于宽场光学调查的瞬时随访至关重要。在图像差异过程之后，从减法伪像的瞬态检测鉴定是此类分类器的关键步骤，称为真实 - 博格斯分类问题。我们将自我监督的机器学习模型，深入的自组织地图（DESOM）应用于这个“真实的模拟”分类问题。 DESOM结合了自动编码器和一个自组织图以执行聚类，以根据其维度降低的表示形式来区分真实和虚假的检测。我们使用32x32归一化检测缩略图作为底部的输入。我们展示了不同的模型训练方法，并发现我们的最佳DESOM分类器显示出6.6％的检测率，假阳性率为1.5％。 Desom提供了一种更细微的方法来微调决策边界，以确定与其他类型的分类器（例如在神经网络或决策树上构建的）结合使用时可能进行的实际检测。我们还讨论了DESOM及其局限性的其他潜在用法。

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。

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。

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

量子技术需要准备和操纵纠缠多片状状态的方法。但是，确定给定量子状态是否纠缠还是可分离的问题通常是NP硬性问题，甚至很难检测到给定量子状态的纠缠崩溃的任务。在这项工作中，我们开发了一种使用机器学习技术来揭示纠缠崩溃的方法，该技术被称为“混乱学习”。我们考虑了一个量子状态的家庭，该量子已被参数化，因此在该家族中有一个临界值将单个临界价值分为单独和纠缠。我们证明了“通过混乱的学习”计划使我们能够确定关键价值。具体而言，我们研究了两分，两Qutrit和两分点纠缠状态的方法的性能。此外，我们研究了混淆方案框架中局部去极化和广义振幅阻尼通道的特性。在我们的方法和设置特殊轨迹的参数化中，我们获得了量子通道的纠缠破裂的“相图”，该通道指示纠缠（可分离）状态和纠缠破裂区域的区域。然后，我们扩展了使用“通过混乱的学习”方案来识别任意给定状态是纠缠还是可分离的方式。我们表明，开发的方法为各种状态提供了正确的答案，包括具有积极部分转置的纠缠状态。我们还提出了该方法的更实用的版本，该版本适合研究嘈杂的中间量子设备中的纠缠崩溃。我们使用可用的基于云的IBM量子处理器演示其性能。

与痴呆症相关的认知障碍（CI）在全球范围内影响超过5500万人，并且每3秒钟以一个新病例的速度迅速增长。随着临床试验反复出现的失败，早期诊断至关重要，但是在低水平和中等收入国家中，全球75％的痴呆症病例未被诊断为90％。众所周知，当前的诊断方法是复杂的，涉及对医学笔记，大量认知测试，昂贵的脑部扫描或脊柱液体测试的手动审查。与CI相关的信息经常在电子健康记录（EHR）中找到，并且可以为早期诊断提供重要线索，但是专家的手动审查是繁琐的，并且容易发生。该项目开发了一种新型的最新自动筛选管道，用于可扩展和高速发现EHR中的CI。为了了解EHR中复杂语言结构的语言环境，构建了一个8,656个序列的数据库，以训练基于注意力的深度学习自然语言处理模型以对序列进行分类。使用序列级别分类器开发了基于逻辑回归的患者级别预测模型。深度学习系统的精度达到了93％，AUC = 0.98，以识别其EHR中没有较早诊断，与痴呆有关的诊断代码或与痴呆有关的药物的患者。否则，这些患者将未被发现或检测到太晚。 EHR筛选管道已部署在Neurahealthnlp中，这是一种用于自动化和实时CI筛选的Web应用程序，只需将EHR上传到浏览器中即可。 Neurahealthnlp更便宜，更快，更容易获得，并且胜过当前的临床方法，包括基于文本的分析和机器学习方法。它使得早期诊断可在稀缺的医疗服务中可行，但可访问的互联网或蜂窝服务。

超越地球轨道的人类空间勘探将涉及大量距离和持续时间的任务。为了有效减轻无数空间健康危害，数据和空间健康系统的范式转移是实现地球独立性的，而不是Earth-Reliance所必需的。有希望在生物学和健康的人工智能和机器学习领域的发展可以解决这些需求。我们提出了一个适当的自主和智能精密空间健康系统，可以监控，汇总和评估生物医学状态;分析和预测个性化不良健康结果;适应并响应新累积的数据;并提供对其船员医务人员的个人深度空间机组人员和迭代决策支持的预防性，可操作和及时的见解。在这里，我们介绍了美国国家航空航天局组织的研讨会的建议摘要，以便在太空生物学和健康中未来的人工智能应用。在未来十年，生物监测技术，生物标志科学，航天器硬件，智能软件和简化的数据管理必须成熟，并编织成精确的空间健康系统，以使人类在深空中茁壮成长。

空间生物学研究旨在了解太空飞行对生物的根本影响，制定支持深度空间探索的基础知识，最终生物工程航天器和栖息地稳定植物，农作物，微生物，动物和人类的生态系统，为持续的多行星寿命稳定。要提高这些目标，该领域利用了来自星空和地下模拟研究的实验，平台，数据和模型生物。由于研究扩展到低地球轨道之外，实验和平台必须是最大自主，光，敏捷和智能化，以加快知识发现。在这里，我们介绍了由美国国家航空航天局的人工智能，机器学习和建模应用程序组织的研讨会的建议摘要，这些应用程序为这些空间生物学挑战提供了关键解决方案。在未来十年中，将人工智能融入太空生物学领域将深化天空效应的生物学理解，促进预测性建模和分析，支持最大自主和可重复的实验，并有效地管理星载数据和元数据，所有目标使生活能够在深空中茁壮成长。