目的：通过可穿戴传感器持续监测生物信号，在医疗和健康领域迅速扩展。在静止时，自动检测重要参数通常是准确的。然而，在诸如高强度运动的条件下，信号发生突然的生理变化，损害标准算法的鲁棒性。方法：我们的方法称为Bayeslope，是基于无监督的学习，贝叶斯滤波和非线性归一化，并根据ECG中的预期位置来增强和正确地检测R峰值。此外，随着贝叶克洛斯的计算沉重并且可以快速排出设备电池，我们提出了一种在线设计，可使其突然生理变化以及对现代嵌入式平台的异构资源的复杂性。该方法将Bayeslope与轻量级算法相结合，在具有不同能力的核心中执行，以减少能量消耗，同时保持精度。结果：贝森普洛普在激进的骑自行车运动中实现了99.3％的F1得分为99.3％。此外，在线自适应过程在五种不同的运动强度上实现了99％的F1得分，总能耗为1.55±0.54〜MJ。结论：我们提出了一种高度准确和稳健的方法，以及在现代超低功耗嵌入式平台中的完整节能实现，以提高攻击条件下的R峰值检测，例如在高强度运动期间。重要意义：实验表明，贝叶普洛斯在F1分数中优于8.4％的最先进的算法，而我们的在线自适应方法可以在现代异构可穿戴平台上达到高达38.7％的节能。

可穿戴设备和医疗器互联网（IOMT）的最新发展允许实时监控和记录心电图（ECG）信号。然而，由于能量和内存约束，对ECG信号的连续监测在低功耗可穿戴设备中具有挑战性。因此，在本文中，我们提出了一种新颖和节能的方法，用于连续监测低功耗可穿戴设备的心脏。所提出的方法由三个不同的层组成：1）噪声/伪像检测层，以级别ECG信号的质量; 2）正常/异常拍摄分类层以检测心电图信号中的异常，3）异常搏动分类层以检测来自ECG信号的疾病。此外，分布式多输出卷积神经网络（CNN）架构用于降低边缘/云之间的能量消耗和等待时间。我们的方法论在众所周知的MIT-BIH心律失常数据集上达到了99.2％的准确性。 Real硬件的评估表明，我们的方法是适用于具有32KB最小RAM的设备。此外，与最先进的工作相比，所提出的方法可以获得7美元的能效。

心血管疾病（CVD）是全球死亡的第一大原因。尽管有越来越多的证据表明心房颤动（AF）与各种CVD有着密切的关联，但这种心律不齐通常是使用心电图（ECG）诊断的，这是一种无风险，无侵入性和具有成本效益的工具。在任何威胁生命的疾病/疾病发展之前，不断和远程监视受试者的心电图信息迅速诊断和及时对AF进行预处理的潜力。最终，可以降低CVD相关的死亡率。在此手稿中，展示了体现可穿戴心电图设备，移动应用程序和后端服务器的个性化医疗系统的设计和实施。该系统不断监视用户的心电图信息，以提供个性化的健康警告/反馈。用户能够通过该系统与他们的配对健康顾问进行远程诊断，干预措施等。已经评估了实施的可穿戴ECG设备，并显示出极好的一致性（CVRMS = 5.5％），可接受的一致性（CVRMS = CVRMS = CVRMS = 12.1％），可忽略不计的RR间隙错误（<1.4％）。为了提高可穿戴设备的电池寿命，提出了使用ECG信号的准周期特征来实现压缩的有损压缩模式。与公认的架构相比，它在压缩效率和失真方面优于其他模式，并在MIT-BIH数据库中以ECG信号的某个PRD或RMSE达到了至少2倍的Cr。为了在拟议系统中实现自动化AF诊断/筛查，开发了基于重新系统的AF检测器。对于2017年Physionet CINC挑战的ECG记录，该AF探测器获得了平均测试F1 = 85.10％和最佳测试F1 = 87.31％，表现优于最先进。

准确诊断睡眠障碍对于临床评估和治疗至关重要。多元素摄影（PSG）长期以来用于检测各种睡眠障碍。在本研究中，心电图（ECG）和电磁影（EMG）已被用于识别呼吸和运动相关的睡眠障碍。除了使用SynchroSquezed小波变换（SSWT）开发迭代脉冲峰值检测算法之外，还通过提取EMG特征来执行生物信号处理，除了开发迭代脉冲峰值检测算法以获得来自ECG的心率和呼吸相关特征的可靠提取心率和呼吸相关的特征。深度学习框架旨在融入EMG和ECG功能。该框架已被用于对四组进行分类：健康受试者，患者阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA），患者患者患者，患者患者和OSA和RLS患者。拟议的深度学习框架在我们制定的四类问题的主题中产生了平均准确性为72％，重量F1分数为0.57分。

胎儿心电图（FECG）首先在20世纪初从母体腹表面记录。在过去的五十年中，最先进的电子技术和信号处理算法已被用于将非侵入性胎儿心电图转化为可靠的胎儿心脏监测技术。在本章中，已经对来自非侵入性母亲腹部录像进行了建模，提取和分析的主要信号处理技术，并详细介绍了来自非侵入性母亲腹部录像的型号的建模，提取和分析。本章的主要主题包括：1）FECG的电生理学从信号处理视点，2）母体体积传导介质的数学模型和从体表的FECG的波形模型，3）信号采集要求，4）基于模型的FECG噪声和干扰取消的技术，包括自适应滤波器和半盲源分离技术，以及5）胎儿运动跟踪和在线FECG提取的最近算法的进步。

闭环大脑刺激是指捕获诸如脑电图（EEG）之类的神经生理学措施，迅速识别感兴趣的神经事件，并产生听觉，磁性或电刺激，从而精确地与大脑过程相互作用。这是一种基本神经科学的新方法，也许是临床应用，例如恢复降解记忆功能；但是，现有工具很昂贵，繁琐，并且具有有限的实验灵活性。在本文中，我们提出了Portiloop，这是一种基于深度学习的，便携式和低成本的闭环刺激系统，能够靶向特定的脑振荡。我们首先记录可以从市售组件构建的开放式软件实现。我们还提供了快速，轻巧的神经网络模型和探索算法，该算法自动优化了所需的脑振荡的模型超参数。最后，我们在实时睡眠主轴检测的具有挑战性的测试案例中验证了该技术，结果可与大规模在线数据注释主轴数据集（MODA；组共识）上的离线专家绩效相当。社区可以提供软件和计划，作为开放科学计划，旨在鼓励进一步开发并推动闭环神经科学研究。

关键字斑点（kWs）是一个重要的功能，使我们的周围环境中许多无处不在的智能设备进行交互，可以通过唤醒词或直接作为人机界面激活它们。对于许多应用程序，KWS是我们与设备交互的进入点，因此，始终是ON工作负载。许多智能设备都是移动的，并且它们的电池寿命受到持续运行的服务受到严重影响。因此，KWS和类似的始终如一的服务是在优化整体功耗时重点。这项工作解决了低成本微控制器单元（MCU）的KWS节能。我们将模拟二元特征提取与二元神经网络相结合。通过用拟议的模拟前端取代数字预处理，我们表明数据采集和预处理所需的能量可以减少29倍，将其份额从主导的85％的份额削减到仅为我们的整体能源消耗的16％参考KWS应用程序。语音命令数据集的实验评估显示，所提出的系统分别优于最先进的准确性和能效，在10级数据集中分别在10级数据集上达到1％和4.3倍，同时提供令人信服的精度 - 能源折衷包括71倍能量减少2％的精度下降。

先进的Ligo和先进的处女座地面干涉仪有望探测前所未有的大量空间，从而增强了观测值的发现能力，甚至是重力波发射器的新来源。在这种情况下，高度优化的重力波检测算法的发展至关重要。我们提出了一个新型的分层框架，用于实时检测受语音处理技术启发的引力波，以及在本实施中，基于一种最新的机器学习方法，涉及遗传编程和神经网络的杂交。新提出的框架的关键方面是：结构良好的分层方法和低计算复杂性。本文描述了框架的基本概念和前三层的推导。即使在当前的实现中，这些层是基于使用机器学习方法得出的模型，拟议的分层结构具有普遍的性质。为了训练和测试模型，我们在合成高斯噪声中使用了模拟的二进制黑洞重力波形，代表了高级Ligo灵敏度设计。与更复杂的方法（例如卷积神经网络）相比，我们的框架，即使使用论文中描述的简单地面模型，具有相似的性能，但计算复杂性较低，模块化程度较高。此外，对短期特征的潜在剥削使新框架的结果几乎独立于引力波信号的时间位置，从而在第二代干涉仪中简化了其在实时多层管道中对重力波检测的实时多层管道的未来剥削。

对医疗保健监控的远程工具的需求从未如此明显。摄像机测量生命体征利用成像装置通过分析人体的图像来计算生理变化。建立光学，机器学习，计算机视觉和医学的进步这些技术以来的数码相机的发明以来已经显着进展。本文介绍了对生理生命体征的相机测量综合调查，描述了它们可以测量的重要标志和实现所做的计算技术。我涵盖了临床和非临床应用以及这些应用需要克服的挑战，以便从概念上推进。最后，我描述了对研究社区可用的当前资源（数据集和代码），并提供了一个全面的网页（https://cameravitals.github.io/），其中包含这些资源的链接以及其中引用的所有文件的分类列表文章。

背景：基于AI的足够大型，精心策划的医疗数据集的分析已被证明有望提供早期检测，更快的诊断，更好的决策和更有效的治疗方法。但是，从多种来源获得的如此高度机密且非常敏感的医疗数据通常受到高度限制，因为不当使用，不安全的存储，数据泄漏或滥用可能侵犯了一个人的隐私。在这项工作中，我们将联合学习范式应用于异质的，孤立的高清心电图集，该图从12铅的ECG传感器阵列到达来训练AI模型。与在中心位置收集相同的数据时，我们评估了所得模型的能力，与经过训练的最新模型相比，获得了等效性能。方法：我们提出了一种基于联合学习范式训练AI模型的隐私方法，以培训AI模型，以实现异质，分布式，数据集。该方法应用于基于梯度增强，卷积神经网络和具有长期短期记忆的复发神经网络的广泛机器学习技术。这些模型在一个心电图数据集上进行了培训，该数据集包含从六名地理分开和异质来源的43,059名患者收集的12个铅录音。研究结果：用于检测心血管异常的AI模型的结果集获得了与使用集中学习方法训练的模型相当的预测性能。解释：计算参数的方法在本地为全局模型做出了贡献，然后仅交换此类参数，而不是ML中的整个敏感数据，这有助于保留医疗数据隐私。

睡眠呼吸暂停（SA）是一种睡眠障碍，其特征是打s和慢性睡眠，这可能导致严重的疾病，例如高血压，心力衰竭和心肌病（心脏肌肉组织的增大）。心电图（ECG）在识别SA中起着至关重要的作用，因为它可能显示出异常的心脏活性。对基于ECG的SA检测的最新研究集中在功能工程技术上，这些技术从多铅ECG信号中提取特定特征，并将其用作分类模型输入。在这项研究中，提出了一种基于S峰检测的新型特征提取方法，以增强使用单铅ECG对相邻SA段的检测。特别是，使用单个铅（V2）收集的ECG特征用于识别SA发作。在提取的功能上，对CNN模型进行了训练以检测SA。实验结果表明，所提出的方法从单铅ECG数据中检测到SA比现有的最新方法更准确，具有91.13％的分类精度，敏感性为92.58％和88.75％的特异性。此外，与S峰相关的特征的进一步使用可以提高分类准确性0.85％。我们的发现表明，提出的机器学习系统有可能成为检测SA发作的有效方法。

Video, as a key driver in the global explosion of digital information, can create tremendous benefits for human society. Governments and enterprises are deploying innumerable cameras for a variety of applications, e.g., law enforcement, emergency management, traffic control, and security surveillance, all facilitated by video analytics (VA). This trend is spurred by the rapid advancement of deep learning (DL), which enables more precise models for object classification, detection, and tracking. Meanwhile, with the proliferation of Internet-connected devices, massive amounts of data are generated daily, overwhelming the cloud. Edge computing, an emerging paradigm that moves workloads and services from the network core to the network edge, has been widely recognized as a promising solution. The resulting new intersection, edge video analytics (EVA), begins to attract widespread attention. Nevertheless, only a few loosely-related surveys exist on this topic. A dedicated venue for collecting and summarizing the latest advances of EVA is highly desired by the community. Besides, the basic concepts of EVA (e.g., definition, architectures, etc.) are ambiguous and neglected by these surveys due to the rapid development of this domain. A thorough clarification is needed to facilitate a consensus on these concepts. To fill in these gaps, we conduct a comprehensive survey of the recent efforts on EVA. In this paper, we first review the fundamentals of edge computing, followed by an overview of VA. The EVA system and its enabling techniques are discussed next. In addition, we introduce prevalent frameworks and datasets to aid future researchers in the development of EVA systems. Finally, we discuss existing challenges and foresee future research directions. We believe this survey will help readers comprehend the relationship between VA and edge computing, and spark new ideas on EVA.

在初步诊断和分析心脏缺陷，ECG信号发挥着重要作用。本文介绍了使用噪声滤波，独特的心电图特征和基于机器学习的分类器模型预测心室性心动过速心律失常的模型。在信号特征提取之前，我们可以拒绝并使信号脱落以消除正确检测特征的噪声。在提取必要的特征之后，测量与这些特征相关的必要参数。使用这些参数，我们使用的是一种高效的多键级分类器模型，使用机器学习方法可以有效地分类不同类型的心室性心动过速心律失常。我们的结果表明，基于逻辑回归和决策树的模型是用于检测心室性心动过速的最有效的机器学习模型。为了诊断心脏病并为患者寻找护理，需要早期，可靠的不同类型心律失常的诊断。通过实施我们提出的方法，这项工作涉及减少与心室性心动过速有关的关键信号的错误分类问题的问题。实验结果表明了我们提出的算法的令人满意的增强，并表现出高度的恢复力。通过这种帮助，医生可以提前评估这种患者的这种心律失常，并在适当的时间作出正确的决定。

我们介绍了第一个机器学习引力波搜索模拟数据挑战（MLGWSC-1）的结果。在这一挑战中，参与的小组必须从二进制黑洞合并中识别出复杂性和持续时间逐渐嵌入在逐渐更现实的噪声中的引力波信号。 4个提供的数据集中的决赛包含O3A观察的真实噪声，并发出了20秒的持续时间，其中包含进动效应和高阶模式。我们介绍了在提交前从参与者未知的1个月的测试数据中得出的6个输入算法的平均灵敏度距离和运行时。其中4个是机器学习算法。我们发现，最好的基于机器学习的算法能够以每月1个的错误警报率（FAR）的速度（FAR）实现基于匹配过滤的生产分析的敏感距离的95％。相反，对于真实的噪音，领先的机器学习搜索获得了70％。为了更高的范围，敏感距离缩小的差异缩小到某些数据集上选择机器学习提交的范围$ \ geq 200 $以优于传统搜索算法的程度。我们的结果表明，当前的机器学习搜索算法可能已经在有限的参数区域中对某些生产设置有用。为了改善最新的技术，机器学习算法需要降低他们能够检测信号并将其有效性扩展到参数空间区域的虚假警报率，在这些区域中，建模的搜索在计算上很昂贵。根据我们的发现，我们汇编了我们认为，将机器学习搜索提升到重力波信号检测中的宝贵工具，我们认为这是最重要的研究领域。

在过去的二十年中，癫痫发作检测和预测算法迅速发展。然而，尽管性能得到了重大改进，但它们使用常规技术（例如互补的金属氧化物 - 轴导剂（CMO））进行的硬件实施，在权力和面积受限的设置中仍然是一项艰巨的任务；特别是当使用许多录音频道时。在本文中，我们提出了一种新型的低延迟平行卷积神经网络（CNN）体系结构，与SOTA CNN体系结构相比，网络参数少2-2,800倍，并且达到5倍的交叉验证精度为99.84％，用于癫痫发作检测，检测到99.84％。癫痫发作预测的99.01％和97.54％分别使用波恩大学脑电图（EEG），CHB-MIT和SWEC-ETHZ癫痫发作数据集进行评估。随后，我们将网络实施到包含电阻随机存储器（RRAM）设备的模拟横梁阵列上，并通过模拟，布置和确定系统中CNN组件的硬件要求来提供全面的基准。据我们所知，我们是第一个平行于在单独的模拟横杆上执行卷积层内核的人，与SOTA混合Memristive-CMOS DL加速器相比，潜伏期降低了2个数量级。此外，我们研究了非理想性对系统的影响，并研究了量化意识培训（QAT），以减轻由于ADC/DAC分辨率较低而导致的性能降解。最后，我们提出了一种卡住的重量抵消方法，以减轻因卡住的Ron/Roff Memristor重量而导致的性能降解，而无需再进行重新培训而恢复了高达32％的精度。我们平台的CNN组件估计在22nm FDSOI CMOS流程中占据31.255mm $^2 $的面积约为2.791W。

Edge Federation是一种新的计算范式，无缝地互连多个边缘服务提供商的资源。此类系统中的一个关键挑战是在受约束设备中部署基于延迟和AI的资源密集型应用程序。为了应对这一挑战，我们提出了一种新型的基于记忆有效的深度学习模型，即生成优化网络（GON）。与甘斯不同，成人使用单个网络既区分输入又生成样本，从而大大降低了它们的内存足迹。利用奇数的低内存足迹，我们提出了一种称为Dragon的分散性故障耐受性方法，该方法运行模拟（按照数字建模双胞胎）来快速预测和优化边缘联邦的性能。在多个基于Raspberry-Pi的联合边缘配置上使用现实世界边缘计算基准测试的广泛实验表明，龙可以胜过故障检测和服务质量（QOS）指标的基线方法。具体而言，所提出的方法给出了与最佳深度学习方法（DL）方法更高的F1分数，而与启发式方法相比，记忆力较低。这使得违反能源消耗，响应时间和服务水平协议分别提高了74％，63％和82％。

心房颤动（AF）是全球最普遍的心律失常，其中2％的人口受影响。它与增加的中风，心力衰竭和其他心脏相关并发症的风险有关。监测风险的个体和检测无症状AF可能导致相当大的公共卫生益处，因为无误的人可以采取预防措施的生活方式改变。随着可穿戴设备的增加，个性化的医疗保健将越来越多。这些个性化医疗保健解决方案需要准确地分类生物信号，同时计算廉价。通过推断设备，我们避免基于云和网络连接依赖性等基于云的系统固有的问题。我们提出了一种有效的管道，用于实时心房颤动检测，精度高精度，可在超边缘设备中部署。本研究中采用的特征工程旨在优化所拟议的管道中使用的资源有效的分类器，该分类器能够以每单纯折衷的内存足迹以10 ^ 5倍型号优惠。分类准确性2％。我们还获得了更高的准确性约为6％，同时消耗403 $ \ times $较小的内存，与以前的最先进的（SOA）嵌入式实现相比为5.2 $ \ times $。

低成本毫米波（MMWAVE）通信和雷达设备的商业可用性开始提高消费市场中这种技术的渗透，为第五代（5G）的大规模和致密的部署铺平了道路（5G） - 而且以及6G网络。同时，普遍存在MMWAVE访问将使设备定位和无设备的感测，以前所未有的精度，特别是对于Sub-6 GHz商业级设备。本文使用MMWAVE通信和雷达设备在基于设备的定位和无设备感应中进行了现有技术的调查，重点是室内部署。我们首先概述关于MMWAVE信号传播和系统设计的关键概念。然后，我们提供了MMWaves启用的本地化和感应方法和算法的详细说明。我们考虑了在我们的分析中的几个方面，包括每个工作的主要目标，技术和性能，每个研究是否达到了一定程度的实现，并且该硬件平台用于此目的。我们通过讨论消费者级设备的更好算法，密集部署的数据融合方法以及机器学习方法的受过教育应用是有前途，相关和及时的研究方向的结论。

呼吸率（RR）是重要的生物标志物，因为RR变化可以反映严重的医学事件，例如心脏病，肺部疾病和睡眠障碍。但是，不幸的是，标准手动RR计数容易出现人为错误，不能连续执行。这项研究提出了一种连续估计RR，RRWAVENET的方法。该方法是一种紧凑的端到端深度学习模型，不需要特征工程，可以将低成本的原始光摄影学（PPG）用作输入信号。对RRWAVENET进行了独立于主题的测试，并与三个数据集（BIDMC，Capnobase和Wesad）中的基线进行了比较，并使用三个窗口尺寸（16、32和64秒）进行了比较。 RRWAVENET优于最佳窗口大小为1.66 \ pm 1.01、1.59 \ pm 1.08的最佳绝对错误的最新方法，每个数据集每分钟每分钟呼吸0.96。在远程监视设置（例如在WESAD数据集中），我们将传输学习应用于其他两个ICU数据集，将MAE降低到1.52 \ pm每分钟0.50呼吸，显示此模型可以准确且实用的RR对负担得起的可穿戴设备进行准确估算。我们的研究表明，在远程医疗和家里，远程RR监测的可行性。

我们提出了一种用合成心电图训练神经网络的方法，其模拟可穿戴单引线心电图监测器产生的模拟信号。我们使用域随机化，其中对于每个训练示例，诸如波形形状，RR间隔和噪声之类的合成信号属性。使用合成数据培训的模型与具有真实数据训练的对应物进行比较。在不同物理活性和心房颤动期间记录的心电图中的R波检测用于比较模型。通过允许随机化超出现实数据中通常观察到的内容，性能是对具有实际数据训练的网络的性能的par或取代。实验表明，在不同的测试集上具有不同的种子和训练示例，而无需任何测试设定特定调谐。该方法可以使用实际上自由收集数据与准确的标签一起培训神经网络，无需手动注释，并且当使用疾病使用疾病特定的先验信息时，它会开辟了在心脏病分类上延长使用的合成数据的可能性在心电图一代。另外，可以控制数据的分布消除通常在健康相关数据中观察到的类别不平衡，并且另外，生成的数据本质上是私有的。