为了识别动态网络中嵌入的系统（模块），必须制定一个多输入估计问题，该问题需要测量某些节点并将其作为预测输入。但是，由于传感器选择和放置问题，在许多实际情况下，其中一些节点可能无法测量。这可能会导致目标模块的偏差估计。此外，与多输入结构相关的识别问题可能需要确定实验者不特别感兴趣的大量参数，并且在大型网络中的计算复杂性增加。在本文中，我们通过使用数据增强策略来解决这些问题，该策略使我们能够重建缺失的节点测量并提高估计目标模块的准确性。为此，我们使用基于正规化的基于内核的方法和近似推理方法开发了系统识别方法。为感兴趣的模块保留一个参数模型，我们将其他模块作为高斯过程（GP）建模，并用所谓的稳定样条核给出的内核。经验贝叶斯（EB）方法用于估计目标模块的参数。相关的优化问题是使用预期最大化（EM）方法来解决的，在该方法中，我们采用马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）技术来重建未知的缺失节点信息和网络动力学。动态网络示例上的数值模拟说明了开发方法的电势。

动态网络的识别方法通常需要先前的网络和干扰拓扑的知识，并且通常依赖于解决可扩展的不可达到的非凸优化问题。虽然在文献中可获得用于估计网络拓扑的方法，但是估计干扰拓扑的缺少的注意力不太注意，即扰动信号的过滤的白噪声表示中的（空间）噪声相关结构和噪声等级。在这项工作中，我们提出了一种动态网络的识别方法，其中干扰拓扑的估计在具有已知网络拓扑的全动态网络的识别之前。为此，我们扩展了多步顺序线性回归和加权空隙空间拟合方法来处理降低的排名噪声，并使用这些方法在完全测量情况下估计干扰拓扑和网络动态。结果，我们提供了一种具有并行计算能力的多步骤最小二乘算法，并且仅依赖于显式分析解决方案，从而避免涉及通常的非凸的优化。因此，我们始终如一地估算了箱子詹金斯模型结构的动态网络，同时保持计算负担低。我们提供了一种一致性证据，包括基于路径的数据信息性条件，用于在实验设计中分配激励信号。在具有减少的排名噪声的动态网络上执行的数值模拟清楚地说明了这种方法的潜力。

尽管近期因因果推断领域的进展，迄今为止没有关于从观察数据的收集治疗效应估算的方法。对临床实践的结果是，当缺乏随机试验的结果时，没有指导在真实情景中似乎有效的指导。本文提出了一种务实的方法，以获得从观察性研究的治疗效果的初步但稳健地估算，为前线临床医生提供对其治疗策略的信心程度。我们的研究设计适用于一个公开问题，估算Covid-19密集护理患者的拳击机动的治疗效果。

The number of international benchmarking competitions is steadily increasing in various fields of machine learning (ML) research and practice. So far, however, little is known about the common practice as well as bottlenecks faced by the community in tackling the research questions posed. To shed light on the status quo of algorithm development in the specific field of biomedical imaging analysis, we designed an international survey that was issued to all participants of challenges conducted in conjunction with the IEEE ISBI 2021 and MICCAI 2021 conferences (80 competitions in total). The survey covered participants' expertise and working environments, their chosen strategies, as well as algorithm characteristics. A median of 72% challenge participants took part in the survey. According to our results, knowledge exchange was the primary incentive (70%) for participation, while the reception of prize money played only a minor role (16%). While a median of 80 working hours was spent on method development, a large portion of participants stated that they did not have enough time for method development (32%). 25% perceived the infrastructure to be a bottleneck. Overall, 94% of all solutions were deep learning-based. Of these, 84% were based on standard architectures. 43% of the respondents reported that the data samples (e.g., images) were too large to be processed at once. This was most commonly addressed by patch-based training (69%), downsampling (37%), and solving 3D analysis tasks as a series of 2D tasks. K-fold cross-validation on the training set was performed by only 37% of the participants and only 50% of the participants performed ensembling based on multiple identical models (61%) or heterogeneous models (39%). 48% of the respondents applied postprocessing steps.

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。

放射线学使用定量医学成像特征来预测临床结果。目前，在新的临床应用中，必须通过启发式试验和纠正过程手动完成各种可用选项的最佳放射组方法。在这项研究中，我们提出了一个框架，以自动优化每个应用程序的放射线工作流程的构建。为此，我们将放射线学作为模块化工作流程，并为每个组件包含大量的常见算法。为了优化每个应用程序的工作流程，我们使用随机搜索和结合使用自动化机器学习。我们在十二个不同的临床应用中评估我们的方法，从而在曲线下导致以下区域：1）脂肪肉瘤（0.83）； 2）脱粘型纤维瘤病（0.82）; 3）原发性肝肿瘤（0.80）; 4）胃肠道肿瘤（0.77）； 5）结直肠肝转移（0.61）; 6）黑色素瘤转移（0.45）; 7）肝细胞癌（0.75）; 8）肠系膜纤维化（0.80）; 9）前列腺癌（0.72）； 10）神经胶质瘤（0.71）; 11）阿尔茨海默氏病（0.87）;和12）头颈癌（0.84）。我们表明，我们的框架具有比较人类专家的竞争性能，优于放射线基线，并且表现相似或优于贝叶斯优化和更高级的合奏方法。最后，我们的方法完全自动优化了放射线工作流的构建，从而简化了在新应用程序中对放射线生物标志物的搜索。为了促进可重复性和未来的研究，我们公开发布了六个数据集，框架的软件实施以及重现这项研究的代码。

Human observers can learn to recognize new categories of images from a handful of examples, yet doing so with artificial ones remains an open challenge. We hypothesize that data-efficient recognition is enabled by representations which make the variability in natural signals more predictable. We therefore revisit and improve Contrastive Predictive Coding, an unsupervised objective for learning such representations. This new implementation produces features which support state-of-theart linear classification accuracy on the ImageNet dataset. When used as input for non-linear classification with deep neural networks, this representation allows us to use 2-5× less labels than classifiers trained directly on image pixels. Finally, this unsupervised representation substantially improves transfer learning to object detection on the PASCAL VOC dataset, surpassing fully supervised pre-trained ImageNet classifiers.

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

骨肉瘤是最常见的原发性骨癌，其标准治疗包括术前化疗，然后切除。化学疗法反应用于预测患者的预后和进一步治疗。坏死在切除标本上的组织学幻灯片通常评估了坏死比定义为坏死肿瘤与总体肿瘤之比。已知坏死比> = 90％的患者的预后更好。多个载玻片对坏死比的手动微观综述是半定量性的，并且可能具有观察者间和观察者间的变异性。我们提出了一种基于目标和可再现的深度学习方法，以估计坏死比，并从扫描的苏木精和曙红全幻灯片图像预测结果。我们以3134个WSI的速度收集了103例骨肉瘤病例，以训练我们的深度学习模型，验证坏死比评估并评估结果预测。我们训练了深层多磁化网络，以分割多个组织亚型，包括生存的肿瘤和像素级中的坏死肿瘤，并计算来自多个WSI的病例级坏死比。我们显示了通过分割模型估算的坏死比，高度与由专家手动评估的病理报告中的坏死比高度相关，其中IV级的平均绝对差异（100％），III（> = 90％）和II（> = 50％和<50％和< 90％）坏死反应分别为4.4％，4.5％和17.8％。我们成功地对患者进行了分层，以预测P = 10^-6的总生存率，而P = 0.012的无进展生存率。我们没有可变性的可重现方法使我们能够调整截止阈值，特别是用于模型和数据集的截止阈值，为OS的80％，PFS为60％。我们的研究表明，深度学习可以支持病理学家作为一种客观的工具，可以分析组织学中骨肉瘤，以评估治疗反应并预测患者结果。

通过一系列联邦举措和命令，美国政府一直在努力确保美国在AI中的领导。这些广泛的战略文件影响了美国空军美国部（DAF）等组织。DAF-MIT AI加速器是DAF和MIT之间的一项计划，以弥合AI研究人员与DAF任务要求之间的差距。DAF-MIT AI加速器支持的几个项目正在开发公共挑战问题，这些问题解决了许多联邦AI研究的重点。这些挑战是通过公开可用的大型AI-Ready数据集，激励开源解决方案，并为可以激发进一步研究的双重使用技术创建需求信号，来针对优先事项。在本文中，我们描述了正在开发的这些公共挑战以及它们的应用如何促进科学进步。