当代患者监控系统已经将中央监控流入电子健康记录界面。他们可以通过采用机器学习方法来处理患者数据的纯粹体积。然而,这些系统不适合在许多医院实施,主要是发展中国家,有限的人类,金融和技术资源。通过对密集护理设施进行彻底的研究,我们设计了一种新型中央患者监控系统,并在本文中描述了我们系统的工作原型。所提出的原型包括廉价的外围设备和简单的用户界面。我们的中央患者监测系统实现基于内核的基于线异常检测(KAOD)算法,用于紧急事件信令。通过评估连续患者数据,我们表明系统能够可靠地实时检测关键事件,并且具有低误报率。
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医学事物互联网(IOMT)允许使用传感器收集生理数据,然后将其传输到远程服务器,这使医生和卫生专业人员可以连续,永久地分析这些数据,并在早期阶段检测疾病。但是,使用无线通信传输数据将其暴露于网络攻击中,并且该数据的敏感和私人性质可能代表了攻击者的主要兴趣。在存储和计算能力有限的设备上使用传统的安全方法无效。另一方面,使用机器学习进行入侵检测可以对IOMT系统的要求提供适应性的安全响应。在这种情况下,对基于机器学习(ML)的入侵检测系统如何解决IOMT系统中的安全性和隐私问题的全面调查。为此,提供了IOMT的通用三层体系结构以及IOMT系统的安全要求。然后,出现了可能影响IOMT安全性的各种威胁,并确定基于ML的每个解决方案中使用的优势,缺点,方法和数据集。最后,讨论了在IOMT的每一层中应用ML的一些挑战和局限性,这些挑战和局限性可以用作未来的研究方向。
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数字化和自动化方面的快速进步导致医疗保健的加速增长,从而产生了新型模型,这些模型正在创造新的渠道,以降低成本。 Metaverse是一项在数字空间中的新兴技术,在医疗保健方面具有巨大的潜力,为患者和医生带来了现实的经验。荟萃分析是多种促成技术的汇合,例如人工智能,虚拟现实,增强现实,医疗设备,机器人技术,量子计算等。通过哪些方向可以探索提供优质医疗保健治疗和服务的新方向。这些技术的合并确保了身临其境,亲密和个性化的患者护理。它还提供自适应智能解决方案,以消除医疗保健提供者和接收器之间的障碍。本文对医疗保健的荟萃分析提供了全面的综述,强调了最新技术的状态,即采用医疗保健元元的能力技术,潜在的应用程序和相关项目。还确定了用于医疗保健应用的元元改编的问题,并强调了合理的解决方案作为未来研究方向的一部分。
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人们的个人卫生习惯在每日生活方式中照顾身体和健康的状况。保持良好的卫生习惯不仅减少了患疾病的机会,而且还可以降低社区中传播疾病的风险。鉴于目前的大流行,每天的习惯,例如洗手或定期淋浴,在人们中至关重要,尤其是对于单独生活在家里或辅助生活设施中的老年人。本文提出了一个新颖的非侵入性框架,用于使用我们采用机器学习技术的振动传感器监测人卫生。该方法基于地球通传感器,数字化器和实用外壳中具有成本效益的计算机板的组合。监测日常卫生常规可能有助于医疗保健专业人员积极主动,而不是反应性,以识别和控制社区内潜在暴发的传播。实验结果表明,将支持向量机(SVM)用于二元分类,在不同卫生习惯的分类中表现出约95%的有希望的准确性。此外,基于树的分类器(随机福雷斯特和决策树)通过实现最高精度(100%)优于其他模型,这意味着可以使用振动和非侵入性传感器对卫生事件进行分类,以监测卫生活动。
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Explainable Artificial Intelligence (XAI) is transforming the field of Artificial Intelligence (AI) by enhancing the trust of end-users in machines. As the number of connected devices keeps on growing, the Internet of Things (IoT) market needs to be trustworthy for the end-users. However, existing literature still lacks a systematic and comprehensive survey work on the use of XAI for IoT. To bridge this lacking, in this paper, we address the XAI frameworks with a focus on their characteristics and support for IoT. We illustrate the widely-used XAI services for IoT applications, such as security enhancement, Internet of Medical Things (IoMT), Industrial IoT (IIoT), and Internet of City Things (IoCT). We also suggest the implementation choice of XAI models over IoT systems in these applications with appropriate examples and summarize the key inferences for future works. Moreover, we present the cutting-edge development in edge XAI structures and the support of sixth-generation (6G) communication services for IoT applications, along with key inferences. In a nutshell, this paper constitutes the first holistic compilation on the development of XAI-based frameworks tailored for the demands of future IoT use cases.
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心脏听诊是用于检测和识别许多心脏病的最具成本效益的技术之一。基于Auscultation的计算机辅助决策系统可以支持他们的决定中的医生。遗憾的是,在临床试验中的应用仍然很小,因为它们中的大多数仅旨在检测音盲局部信号中的额外或异常波的存在,即,仅提供二进制地面真理变量(普通VS异常)。这主要是由于缺乏大型公共数据集,其中存在对这种异常波(例如,心脏杂音)的更详细描述。为基于听诊的医疗建议系统铺平了更有效的研究,我们的团队准备了目前最大的儿科心声数据集。从1568名患者的四个主要听诊位置收集了5282个录音,在此过程中,手动注释了215780人的心声。此外,并且首次通过专家注释器根据其定时,形状,俯仰,分级和质量来手动注释每个心脏杂音。此外,鉴定了杂音的听诊位置以及杂音更集中检测到杂音的位置位置。对于相对大量的心脏声音的这种详细描述可以为新机器学习算法铺平道路,该算法具有真实世界的应用,用于检测和分析诊断目的的杂波。
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在过去的十年中,数字双胞胎的概念在受欢迎程度上爆发了,但围绕其多个定义,其新颖性作为新技术的新颖性以及其实际适用性仍然存在,尽管进行了许多评论,调查和新闻稿,但其实际适用性仍然存在。探索了数字双胞胎一词的历史,以及其在产品生命周期管理,资产维护和设备车队管理,运营和计划领域的初始背景。还基于七个基本要素提供了一个最小可行的框架来利用数字双胞胎的定义。还概述了采用DT方法的DT应用程序和行业的简短旅行。预测维护领域突出了数字双胞胎框架的应用,并使用基于机器学习和基于物理的建模的扩展。采用机器学习和基于物理的建模的组合形成混合数字双胞胎框架,可以协同减轻隔离使用时每种方法的缺点。还讨论了实践实施数字双胞胎模型的关键挑战。随着数字双技术的快速增长及其成熟,预计将实现实质性增强工具和解决方案的巨大希望,以实现智能设备的智能维护。
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基于签名的技术使数学洞察力洞悉不断发展的数据的复杂流之间的相互作用。这些见解可以自然地转化为理解流数据的数值方法,也许是由于它们的数学精度,已被证明在数据不规则而不是固定的情况下分析流的数据以及数据和数据的尺寸很有用样本量均为中等。了解流的多模式数据是指数的:$ d $ d $的字母中的$ n $字母中的一个单词可以是$ d^n $消息之一。签名消除了通过采样不规则性引起的指数级噪声,但仍然存在指数量的信息。这项调查旨在留在可以直接管理指数缩放的域中。在许多问题中,可伸缩性问题是一个重要的挑战,但需要另一篇调查文章和进一步的想法。这项调查描述了一系列环境集足够小以消除大规模机器学习的可能性,并且可以有效地使用一小部分免费上下文和原则性功能。工具的数学性质可以使他们对非数学家的使用恐吓。本文中介绍的示例旨在弥合此通信差距,并提供从机器学习环境中绘制的可进行的工作示例。笔记本可以在线提供这些示例中的一些。这项调查是基于伊利亚·雪佛兰(Ilya Chevryev)和安德烈·科米利津(Andrey Kormilitzin)的早期论文,它们在这种机械开发的较早时刻大致相似。本文说明了签名提供的理论见解是如何在对应用程序数据的分析中简单地实现的,这种方式在很大程度上对数据类型不可知。
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目前,大多数社会机器人通过传感器与周围环境和人类相互作用,这些传感器是机器人的组成部分,这限制了传感器,人机相互作用和互换性的可用性。在许多应用中需要一种适合许多机器人的可穿戴传感器衣服。本文介绍了一个经济实惠的可穿戴传感器背心,以及带有物联网(物联网)的开源软件架构,用于社会人形机器人。背心由触摸,温度,手势,距离,视觉传感器和无线通信模块组成。 IOT功能允许机器人与人类和互联网一起与人类交互。设计的体系结构适用于任何具有通用图形处理单元(GPGPU),I2C / SPI总线,Internet连接和机器人操作系统(ROS)的任何社交机器人。此架构的模块化设计使开发人员能够轻松地添加/删除/更新复杂行为。所提出的软件架构提供IOT技术,GPGPU节点,I2C和SPI总线管理器,视听交互节点(语音到文本,文本到语音和图像理解),以及行为节点和其他节点之间的隔离。所提出的IOT解决方案包括机器人中的相关节点,RESTful Web服务和用户界面。我们使用HTTP协议作为与Internet的社会机器人双向通信的手段。开发人员可以在C,C ++和Python编程语言中轻松编辑或添加节点。我们的架构可用于为社会人形机器人设计更复杂的行为。
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连续的软件工程在许多领域已变得司空见惯。但是,在调节需要考虑其他问题的密集部门时,通常认为很难采用连续的开发方法,例如DevOps。在本文中,我们提出了一种将拉力请求用作设计控件的方法,并将这种方法应用于认证的医疗系统中的机器学习,这是一种新颖的技术,这是一种新颖的技术,旨在为机器学习系统增加解释性,作为监管审核跟踪。我们以前曾使用过一种工业系统来证明这种方法,以证明如何以连续的方式开发医疗系统。
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Time series anomaly detection has applications in a wide range of research fields and applications, including manufacturing and healthcare. The presence of anomalies can indicate novel or unexpected events, such as production faults, system defects, or heart fluttering, and is therefore of particular interest. The large size and complex patterns of time series have led researchers to develop specialised deep learning models for detecting anomalous patterns. This survey focuses on providing structured and comprehensive state-of-the-art time series anomaly detection models through the use of deep learning. It providing a taxonomy based on the factors that divide anomaly detection models into different categories. Aside from describing the basic anomaly detection technique for each category, the advantages and limitations are also discussed. Furthermore, this study includes examples of deep anomaly detection in time series across various application domains in recent years. It finally summarises open issues in research and challenges faced while adopting deep anomaly detection models.
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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。
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信号处理是几乎任何传感器系统的基本组件,具有不同科学学科的广泛应用。时间序列数据,图像和视频序列包括可以增强和分析信息提取和量化的代表性形式的信号。人工智能和机器学习的最近进步正在转向智能,数据驱动,信号处理的研究。该路线图呈现了最先进的方法和应用程序的关键概述,旨在突出未来的挑战和对下一代测量系统的研究机会。它涵盖了广泛的主题,从基础到工业研究,以简明的主题部分组织,反映了每个研究领域的当前和未来发展的趋势和影响。此外,它为研究人员和资助机构提供了识别新前景的指导。
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本文介绍了一种使用旨在解决现实世界应用中CDSS的低适用性和可扩展性问题的数据驱动的预测模型来构建一致和适用的临床决策支持系统(CDSS)的方法。该方法基于域特定和数据驱动的支持程序的三种特定于域和数据驱动的支持程序,该程序将被纳入临床业务流程,具有更高的信任和预测结果和建议的解释性。在考虑的三个阶段,监管策略,数据驱动模式和解释程序被集成,以实现与决策者的自然域特定的互动,具有智能决策支持焦点的连续缩小。该提出的方法能够实现更高水平的自动化,可扩展性和CDSS的语义解释性。该方法是在软件解决方案中实现的,并在T2DM预测中进行了测试,使我们能够改善已知的临床尺度(例如FindRisk),同时保持与现有应用程序类似的特定问题的推理界面。这种继承与三分阶段的方法一起提供了更高的解决方案兼容性,并导致数据驱动的解决方案在现实案件中的信任,有效和解释应用。
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成像,散射和光谱是理解和发现新功能材料的基础。自动化和实验技术的当代创新导致这些测量更快,分辨率更高,从而产生了大量的分析数据。这些创新在用户设施和同步射击光源时特别明显。机器学习(ML)方法经常开发用于实时地处理和解释大型数据集。然而,仍然存在概念障碍,进入设施一般用户社区,通常缺乏ML的专业知识,以及部署ML模型的技术障碍。在此,我们展示了各种原型ML模型,用于在国家同步光源II(NSLS-II)的多个波束线上在飞行分析。我们谨慎地描述这些示例,专注于将模型集成到现有的实验工作流程中,使得读者可以容易地将它们自己的ML技术与具有普通基础设施的NSLS-II或设施的实验中的实验。此处介绍的框架展示了几乎没有努力,多样化的ML型号通过集成到实验编程和数据管理的现有Blueske套件中与反馈回路一起运行。
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随着物联网,AI和ML/DL算法的出现,数据驱动的医疗应用已成为一种有前途的工具,用于从医学数据设计可靠且可扩展的诊断和预后模型。近年来,这引起了从学术界到工业的广泛关注。这无疑改善了医疗保健提供的质量。但是,由于这些基于AI的医疗应用程序在满足严格的安全性,隐私和服务标准(例如低延迟)方面的困难,因此仍然采用较差。此外,医疗数据通常是分散的和私人的,这使得在人群之间产生强大的结果具有挑战性。联邦学习(FL)的最新发展使得以分布式方式训练复杂的机器学习模型成为可能。因此,FL已成为一个积极的研究领域,尤其是以分散的方式处理网络边缘的医疗数据,以保护隐私和安全问题。为此,本次调查论文重点介绍了数据共享是重大负担的医疗应用中FL技术的当前和未来。它还审查并讨论了当前的研究趋势及其设计可靠和可扩展模型的结果。我们概述了FL将军的统计问题,设备挑战,安全性,隐私问题及其在医疗领域的潜力。此外,我们的研究还集中在医疗应用上,我们重点介绍了全球癌症的负担以及有效利用FL来开发计算机辅助诊断工具来解决这些诊断工具。我们希望这篇评论是一个检查站,以彻底的方式阐明现有的最新最新作品,并为该领域提供开放的问题和未来的研究指示。
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技术快速发展。低成本和即可连接的设备旨在提供新的服务和应用。智能电网或智能医疗保健系统是这些应用的一些示例,所有这些应用程序都在智能城市的背景下。在该总连接方案中,出现了一些安全问题,因为连接设备的数量越大,表面攻击尺寸越大。通过这种方式,需要用于监视和检测安全事件的新解决方案来解决这种情况所带来的新挑战,其中包括监控的大量设备,管理大量数据以及提供的实时要求快速安全事件检测,从而快速响应攻击。在这项工作中,开发并介绍了在这些环境中监视和检测安全事件的实用和即用的工具。该工具基于多元统计网络监测(MSNM)方法,用于监测和异常检测,并将其称为MSNM-Sensor。虽然它是早期的发展阶段,但基于检测分层网络系统中众所周知的攻击的实验结果证明了该工具的适用性,以获得更复杂的情景,例如在智能城市或物联网生态系统中发现的那些。
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AI / Compling在Scale是一个难题,特别是在医疗保健环境中。我们概述了要求,规划和实施选择,以及导致我们安全的研究计算平台,埃森医疗计算平台(EMCP)的实施的指导原则,与德国主要医院隶属。遵从性,数据隐私和可用性是系统的不可变的要求。我们将讨论我们的计算飞地的功能,我们将为希望采用类似设置的团体提供我们的配方。
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最近应用于从密集护理单位收集的时间序列的机器学习方法的成功暴露了缺乏标准化的机器学习基准,用于开发和比较这些方法。虽然原始数据集(例如MIMIC-IV或EICU)可以在物理体上自由访问,但是选择任务和预处理的选择通常是针对每个出版物的ad-hoc,限制出版物的可比性。在这项工作中,我们的目标是通过提供覆盖大型ICU相关任务的基准来改善这种情况。使用HirID数据集,我们定义与临床医生合作开发的多个临床相关任务。此外,我们提供可重复的端到端管道,以构建数据和标签。最后,我们提供了对当前最先进的序列建模方法的深入分析,突出了这种类型数据的深度学习方法的一些限制。通过这款基准,我们希望为研究界提供合理比较的可能性。
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本文提出了一个低成本且高度准确的ECG监测系统,用于针对可穿戴移动传感器的个性化早期心律不齐检测。对个性化心电图监测的早期监督方法需要异常和正常的心跳来训练专用分类器。但是,在真实的情况下,个性化算法嵌入了可穿戴设备中,这种训练数据不适合没有心脏障碍史的健康人。在这项研究中,(i)我们对通过稀疏字典学习获得的健康信号空间进行了无空间分析,并研究了如何简单的无效空间投影或基于最小二乘的规范性分类方法可以降低计算复杂性,而无需牺牲牺牲计算的复杂性。与基于稀疏表示的分类相比,检测准确性。 (ii)然后,我们引入了基于稀疏表示的域适应技术,以便将其他现有用户的异常和正常信号投射到新用户的信号空间上,使我们能够训练专用的分类器而无需​​新用户的任何异常心跳。因此,无需合成异常的心跳产生,可以实现零射学习。在基准MIT-BIH ECG数据集上执行的一组大量实验表明,当该基于域的基于域的训练数据生成器与简单的1-D CNN分类器一起使用时,该方法以明显的差距优于先前的工作。 (iii)然后,通过组合(i)和(ii),我们提出了一个整体分类器,以进一步提高性能。这种零射门心律失常检测的方法的平均准确性水平为98.2%,F1得分为92.8%。最后,使用上述创新提出了一个个性化的节能ECG监测计划。
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