能源管理系统（EMS）依靠（非）感知负载监控（N）ILM来监视和管理设备，并帮助居民更加节能，因此更节俭。由于对相对有限的数据进行了训练和评估，因此（n）ILM最有前途的机器学习解决方案的普遍性以及转移潜力尚未完全理解。在本文中，我们提出了一种基于时间序列和转移学习的维度扩展的建筑EMS（BEM）（BEM）的新方法。我们对5个不同的低频数据集进行了广泛的评估。提出的使用视频转换和深度学习体系结构的特征维度扩展可在数据集中获得29个设备的平均加权F1得分为0.88，并且与最先进的图像相比，计算效率高达6倍。研究％的跨数据库转移学习方法的适用性，我们发现1）我们的方法的平均加权F1得分为0.80，而与非转移方法相比，模型训练的时期较少3倍，2 ）只有230个数据样本即可达到0.75的F1得分，3）我们的转移方法的优于最先进的精确降低，最多可在未见电器上降低12个百分点
translated by 谷歌翻译
使用最后一英里无线连接的终端设备的数量随着智能基础设施的上升而大大增加，并且需要可靠的功能来支持平滑和高效的业务流程。为了有效地管理此类大规模无线网络，需要更先进和准确的网络监控和故障检测解决方案。在本文中，我们使用复制图和克朗尼亚角场进行无线异常检测的基于图像的表示技术的第一次分析，并提出了一种启用精确异常检测的新的深度学习架构。我们详细阐述了开发资源意识架构的设计考虑因素，并使用时间序列提出新模型以使用复制图来实现图像转换。我们表明，所提出的模型a）以最多14个百分点的基于语法角字段优异的型号，b）使用动态时间翘曲高达24个百分点，c）优于24个百分点的典型ML模型，C）优于或与主流架构相表现出如AlexNet和VGG11的同时具有<10倍的权重和高达$ \其计算复杂度的8倍，而d）优于各个应用面积的最新状态高达55个百分点。最后，我们还在随机选择的示例上解释了分类器如何决定。
translated by 谷歌翻译
单个设备负载和能量消耗反馈是追求用户节省住宅能源的重要方法之一。这可以帮助在未使用时通过设备识别错误的设备并通过设备浪费能量。主要挑战是身份和估计每个设备上没有侵入式传感器的单个设备的能耗。非侵入性负荷监测（尼芯）或能量分解，是一种盲源分离问题，需要一个系统来估计来自聚合的家庭能量消耗的单个设备的电力使用。在本文中，我们提出了一种基于深度神经网络的基于深度神经网络的方法，用于在居住户口获得的低频电力数据上进行负载分解。我们将一系列一维卷积神经网络和长短期存储器（1D CNN-LSTM）组合以提取可以识别主动设备的特征，并给出聚合的家庭功率值的功耗。我们使用CNN在给定的时间帧中从主读取中提取特征，然后使用这些功能来分类给定设备在该时间段内是否有效。在此之后，提取的功能用于使用LSTM来模拟生成问题。我们训练LSTM以产生特定设备的分列的能耗。我们的神经网络能够产生需求方的详细反馈，为最终用户提供了重要的洞察力。该算法设计用于低功耗离线设备，如ESP32。实证计算表明，我们的模型优于参考能量分类数据集（REDD）的最先进。
translated by 谷歌翻译
非侵入性负载监控（NILM）是将总功率消耗分为单个子组件的任务。多年来，已经合并了信号处理和机器学习算法以实现这一目标。关于最先进的方法，进行了许多出版物和广泛的研究工作，以涉及最先进的方法。科学界最初使用机器学习工具的尼尔姆问题制定和描述的最初兴趣已经转变为更实用的尼尔姆。如今，我们正处于成熟的尼尔姆时期，在现实生活中的应用程序方案中尝试使用尼尔姆。因此，算法的复杂性，可转移性，可靠性，实用性和普遍的信任度是主要的关注问题。这篇评论缩小了早期未成熟的尼尔姆时代与成熟的差距。特别是，本文仅对住宅电器的尼尔姆方法提供了全面的文献综述。本文分析，总结并介绍了大量最近发表的学术文章的结果。此外，本文讨论了这些方法的亮点，并介绍了研究人员应考虑的研究困境，以应用尼尔姆方法。最后，我们表明需要将传统分类模型转移到一个实用且值得信赖的框架中。
translated by 谷歌翻译
大多数杂草物种都会通过竞争高价值作物所需的营养而产生对农业生产力的不利影响。手动除草对于大型种植区不实用。已经开展了许多研究，为农业作物制定了自动杂草管理系统。在这个过程中，其中一个主要任务是识别图像中的杂草。但是，杂草的认可是一个具有挑战性的任务。它是因为杂草和作物植物的颜色，纹理和形状类似，可以通过成像条件，当记录图像时的成像条件，地理或天气条件进一步加剧。先进的机器学习技术可用于从图像中识别杂草。在本文中，我们调查了五个最先进的深神经网络，即VGG16，Reset-50，Inception-V3，Inception-Resnet-V2和MobileNetv2，并评估其杂草识别的性能。我们使用了多种实验设置和多个数据集合组合。特别是，我们通过组合几个较小的数据集，通过数据增强构成了一个大型DataSet，缓解了类别不平衡，并在基于深度神经网络的基准测试中使用此数据集。我们通过保留预先训练的权重来调查使用转移学习技术来利用作物和杂草数据集的图像提取特征和微调它们。我们发现VGG16比小规模数据集更好地执行，而ResET-50比其他大型数据集上的其他深网络更好地执行。
translated by 谷歌翻译
在实践中，非常苛刻，有时无法收集足够大的标记数据数据集以成功培训机器学习模型，并且对此问题的一个可能解决方案是转移学习。本研究旨在评估如何可转让的时间序列数据和哪些条件下的不同域之间的特征。在训练期间，在模型的预测性能和收敛速度方面观察到转移学习的影响。在我们的实验中，我们使用1,500和9,000个数据实例的减少数据集来模仿现实世界的条件。使用相同的缩小数据集，我们培训了两组机器学习模型：那些随着转移学习的培训和从头开始培训的机器学习模型。使用四台机器学习模型进行实验。在相同的应用领域（地震学）以及相互不同的应用领域（地震，语音，医学，金融）之间进行知识转移。我们在训练期间遵守模型的预测性能和收敛速度。为了确认所获得的结果的有效性，我们重复了实验七次并应用了统计测试以确认结果的重要性。我们研究的一般性结论是转移学习可能会增加或不会对模型的预测性能或其收敛速度产生负面影响。在更多细节中分析收集的数据，以确定哪些源域和目标域兼容以用于传输知识。我们还分析了目标数据集大小的效果和模型的选择及其超参数对转移学习的影响。
translated by 谷歌翻译
为了确保全球粮食安全和利益相关者的总体利润，正确检测和分类植物疾病的重要性至关重要。在这方面，基于深度学习的图像分类的出现引入了大量解决方案。但是，这些解决方案在低端设备中的适用性需要快速，准确和计算廉价的系统。这项工作提出了一种基于轻巧的转移学习方法，用于从番茄叶中检测疾病。它利用一种有效的预处理方法来增强具有照明校正的叶片图像，以改善分类。我们的系统使用组合模型来提取功能，该模型由预审计的MobilenETV2体系结构和分类器网络组成，以进行有效的预测。传统的增强方法被运行时的增加取代，以避免数据泄漏并解决类不平衡问题。来自PlantVillage数据集的番茄叶图像的评估表明，所提出的体系结构可实现99.30％的精度，型号大小为9.60mb和4.87亿个浮点操作，使其成为低端设备中现实生活的合适选择。我们的代码和型号可在https://github.com/redwankarimsony/project-tomato中找到。
translated by 谷歌翻译
基于惯性数据的人类活动识别（HAR）是从智能手机到超低功率传感器的嵌入式设备上越来越扩散的任务。由于深度学习模型的计算复杂性很高，因此大多数嵌入式HAR系统基于简单且不那么精确的经典机器学习算法。这项工作弥合了在设备上的HAR和深度学习之间的差距，提出了一组有效的一维卷积神经网络（CNN），可在通用微控制器（MCUS）上部署。我们的CNN获得了将超参数优化与子字节和混合精确量化的结合，以在分类结果和记忆职业之间找到良好的权衡。此外，我们还利用自适应推断作为正交优化，以根据处理后的输入来调整运行时的推理复杂性，从而产生更灵活的HAR系统。通过在四个数据集上进行实验，并针对超低功率RISC-V MCU，我们表明（i）我们能够为HAR获得一组丰富的帕累托（Pareto）最佳CNN，以范围超过1个数量级记忆，潜伏期和能耗； （ii）由于自适应推断，我们可以从单个CNN开始得出> 20个运行时操作模式，分类分数的不同程度高达10％，并且推理复杂性超过3倍，并且内存开销有限； （iii）在四个基准中的三个基准中，我们的表现都超过了所有以前的深度学习方法，将记忆占用率降低了100倍以上。获得更好性能（浅层和深度）的少数方法与MCU部署不兼容。 （iv）我们所有的CNN都与推理延迟<16ms的实时式evice Har兼容。他们的记忆职业在0.05-23.17 kb中有所不同，其能源消耗为0.005和61.59 UJ，可在较小的电池供应中进行多年的连续操作。
translated by 谷歌翻译
能量分解估计的单仪表逐一逐个电能量，以衡量整个房屋的电力需求。与侵入性负载监测相比，尼尔姆（非侵入性负载监控）是低成本，易于部署和灵活的。在本文中，我们提出了一种新方法，即创建的IMG-NILM，该方法利用卷积神经网络（CNN）来分解表示为图像的电力数据。事实证明，CNN具有图像有效，因此，将数据作为时间序列而不是传统的电力表示，而是将其转换为热图，而较高的电读数则被描绘成“更热”的颜色。然后在CNN中使用图像表示来检测来自聚合数据的设备的签名。 IMG-NILM是灵活的，在分解各种类型的设备方面表现出一致的性能；包括单个和多个状态。它在单个房屋内的英国戴尔数据集中达到了高达93％的测试准确性，那里有大量设备。在从不同房屋中收集电力数据的更具挑战性的环境中，IMG-NILM的平均准确度也非常好，为85％。
translated by 谷歌翻译
最近，开发了EAGL-I系统是为了迅速创建大量标记的植物数据集，该数据集旨在被农民和研究人员普遍使用，以创建农业中的AI驱动解决方案。结果，由40,000张图像组成的公开植物识别数据集与系统一起创建了由8种植物物种组成的不同尺寸的图像，以证明其能力。本文提出了一种新颖的方法，称为可变重叠的时间连续滑动窗口（fotcsw），该方法将由图像组成的图像转换为具有可变大小的图像的数据集，为3D表示，具有适合卷积神经网络的固定大小，并证明了此表示形式是比将数据集的图像调整到给定尺寸的信息更丰富。我们从理论上正式化了该方法的用例及其固有的属性，我们证明了它对数据具有过采样和正则化效果。通过将Fotcsw方法与最近提出的称为1维多项式神经网络的机器学习模型的3D扩展相结合，我们能够创建一个模型，该模型在数据集中创建的数据集中达到了99.9％的最新精度， EAGL-I系统超过了众所周知的建筑，例如重新系统和启动。此外，我们创建了一种启发式算法，该算法能够降低任何预先训练的N维多项式神经网络，并在不改变其性能的情况下压缩它，从而使模型更快，更轻。此外，我们确定当前可用的数据集无法以目前的形式用于机器学习，这是因为训练集和测试集之间存在很大的类不平衡。因此，我们创建了一个特定的预处理和模型开发框架，使我们能够将准确性从49.23％提高到99.9％。
translated by 谷歌翻译
第五代（5G）网络和超越设想巨大的东西互联网（物联网）推出，以支持延长现实（XR），增强/虚拟现实（AR / VR），工业自动化，自主驾驶和智能所有带来的破坏性应用一起占用射频（RF）频谱的大规模和多样化的IOT设备。随着频谱嘎嘎和吞吐量挑战，这种大规模的无线设备暴露了前所未有的威胁表面。 RF指纹识别是预约的作为候选技术，可以与加密和零信任安全措施相结合，以确保无线网络中的数据隐私，机密性和完整性。在未来的通信网络中，在这项工作中，在未来的通信网络中的相关性，我们对RF指纹识别方法进行了全面的调查，从传统观点到最近的基于深度学习（DL）的算法。现有的调查大多专注于无线指纹方法的受限制呈现，然而，许多方面仍然是不可能的。然而，在这项工作中，我们通过解决信号智能（SIGINT），应用程序，相关DL算法，RF指纹技术的系统文献综述来缓解这一点，跨越过去二十年的RF指纹技术的系统文献综述，对数据集和潜在研究途径的讨论 - 必须以百科全书的方式阐明读者的必要条件。
translated by 谷歌翻译
人类活动识别（HAR）是健康监测的关键应用之一，需要连续使用可穿戴设备来跟踪日常活动。本文提出了一种适用于适用于低功率边缘装置的节能HAR（AHAR）的自适应CNN。与传统的早期退出架构不同，这是基于分类信心的出口决策，AHAR提出了一种新的自适应架构，其使用输出块预测器选择在推理阶段期间使用的基线架构的一部分。实验结果表明，传统的早期退出架构遭受性能损失，而我们的自适应架构提供类似或更好的性能作为基线，同时节能。我们验证了从两个数据集合机会和W-Har分类机置活动的方法。与机会数据集的雾/云计算方法相比，我们的基线和自适应架构分别显示了相当的加权F1得分为91.79％，分别为91.57％。对于W-HAR数据集，我们的基线和自适应架构分别优于最先进的工程，其加权F1分别为97.55％和97.64％。与机会数据集的作品相比，真实硬件对真实硬件的评估表明，我们的基线架构是显着的节能（少422.38倍）和记忆效率（14.29倍）。对于W-Har DataSet，与最先进的工作相比，我们的基线架构需要2.04倍的能量和2.18倍的内存。此外，实验结果表明，我们的自适应架构是12.32％（机会）和11.14％（W-HAR）的节能，而不是我们的基线，同时提供类似的（机会）或更好的（W-HAR）性能，没有显着的记忆开销。
translated by 谷歌翻译
在本文中，我们提出了时间序列分类方法的创新转移学习。我们没有使用UCR存档中的现有数据集作为源数据集，而是生成了15,000,000个合成单变量时间序列数据集，该数据集是使用我们唯一的合成时间序列生成器算法创建的，该数据可以生成具有不同模式和角度和角度和不同序列长度的数据。此外，我们没有像以前的研究一样使用UCR存档提供的分类任务作为源任务，而是使用自己的55个回归任务作为源任务，这比从UCR存档中选择分类任务更好
translated by 谷歌翻译
无线电星系的连续排放通常可以分为不同的形态学类，如FRI，Frii，弯曲或紧凑。在本文中，我们根据使用深度学习方法使用小规模数据集的深度学习方法来探讨基于形态的无线电星系分类的任务（$ \ SIM 2000 $ Samples）。我们基于双网络应用了几次射击学习技术，并使用预先培训的DENSENET模型进行了先进技术的传输学习技术，如循环学习率和歧视性学习迅速训练模型。我们使用最佳表演模型实现了超过92 \％的分类准确性，其中最大的混乱来源是弯曲和周五型星系。我们的结果表明，专注于一个小但策划数据集随着使用最佳实践来训练神经网络可能会导致良好的结果。自动分类技术对于即将到来的下一代无线电望远镜的调查至关重要，这预计将在不久的将来检测数十万个新的无线电星系。
translated by 谷歌翻译
来自世界卫生组织的现行指南表明，萨尔科夫-2冠状病毒导致新型冠状病毒疾病（Covid-19），通过呼吸液滴或通过接触传输。当受污染的双手触摸嘴巴，鼻子或眼睛的粘膜时，会发生接触传输。此外，病原体也可以通过受污染的手从一个表面转移到另一个表面，这便于通过间接接触传输。因此，手卫生极为重要，无法防止萨尔库夫-2病毒的传播。此外，手工洗涤和/或手摩擦也破坏了其他病毒和细菌的传播，引起常见的感冒，流感和肺炎，从而降低了整体疾病负担。可穿戴设备（如Smartwatches）的巨大扩散，包括加速，旋转，磁场传感器等，以及人工智能的现代技术，如机器学习和最近深度学习，允许开发准确的应用人类活动的认可和分类，如：步行，攀爬楼梯，跑步，拍手，坐着，睡觉等。在这项工作中，我们评估了基于当前智能手表的自动系统的可行性，该智能手表能够识别何时受试者洗涤或摩擦它的手，以监测频率和持续时间的参数，并评估手势的有效性。我们的初步结果显示了分别为深度和标准学习技术的约95％和约94％的分类准确性。
translated by 谷歌翻译
通过研究视网膜生物结构的进展，可以识别眼病的存在和严重性是可行的。眼底检查是检查眼睛的生物结构和异常的诊断程序。诸如青光眼，糖尿病性视网膜病和白内障等眼科疾病是世界各地视觉障碍的主要原因。眼疾病智能识别（ODIR-5K）是研究人员用于多标签的多份多疾病分类的基准结构底面图像数据集。这项工作提出了一个歧视性内核卷积网络（DKCNET），该网络探讨了歧视区域的特征，而无需增加额外的计算成本。 DKCNET由注意力块组成，然后是挤压和激发（SE）块。注意块从主干网络中获取功能，并生成歧视性特征注意图。 SE块采用区分特征图并改善了通道相互依赖性。使用InceptionResnet骨干网络观察到DKCNET的更好性能，用于具有96.08 AUC，94.28 F1-SCORE和0.81 KAPPA得分的ODIR-5K底面图像的多标签分类。所提出的方法根据诊断关键字将通用目标标签拆分为眼对。基于这些标签，进行了过采样和不足采样以解决阶级失衡。为了检查拟议模型对培训数据的偏见，对ODIR数据集进行了训练的模型将在三个公开可用的基准数据集上进行测试。发现它在完全看不见的底面图像上也具有良好的性能。
translated by 谷歌翻译
近年来，随着传感器和智能设备的广泛传播，物联网（IoT）系统的数据生成速度已大大增加。在物联网系统中，必须经常处理，转换和分析大量数据，以实现各种物联网服务和功能。机器学习（ML）方法已显示出其物联网数据分析的能力。但是，将ML模型应用于物联网数据分析任务仍然面临许多困难和挑战，特别是有效的模型选择，设计/调整和更新，这给经验丰富的数据科学家带来了巨大的需求。此外，物联网数据的动态性质可能引入概念漂移问题，从而导致模型性能降解。为了减少人类的努力，自动化机器学习（AUTOML）已成为一个流行的领域，旨在自动选择，构建，调整和更新机器学习模型，以在指定任务上实现最佳性能。在本文中，我们对Automl区域中模型选择，调整和更新过程中的现有方法进行了审查，以识别和总结将ML算法应用于IoT数据分析的每个步骤的最佳解决方案。为了证明我们的发现并帮助工业用户和研究人员更好地实施汽车方法，在这项工作中提出了将汽车应用于IoT异常检测问题的案例研究。最后，我们讨论并分类了该领域的挑战和研究方向。
translated by 谷歌翻译
预测住宅功率使用对于辅助智能电网来管理和保护能量以确保有效使用的必不可少。客户级别的准确能量预测将直接反映电网系统的效率，但由于许多影响因素，例如气象和占用模式，预测建筑能源使用是复杂的任务。在成瘾中，鉴于多传感器环境的出现以及能量消费者和智能电网之间的两种方式通信，在能量互联网（IOE）中，高维时间序列越来越多地出现。因此，能够计算高维时间序列的方法在智能建筑和IOE应用中具有很大的价值。模糊时间序列（FTS）模型作为数据驱动的非参数模型的易于实现和高精度。不幸的是，如果所有功能用于训练模型，现有的FTS模型可能是不可行的。我们通过将原始高维数据投入低维嵌入空间并在该低维表示中使用多变量FTS方法来提出一种用于处理高维时间序列的新方法。组合这些技术使得能够更好地表示多变量时间序列的复杂内容和更准确的预测。
translated by 谷歌翻译
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。
translated by 谷歌翻译
手写数字识别（HDR）是光学特征识别（OCR）领域中最具挑战性的任务之一。不管语言如何，HDR都存在一些固有的挑战，这主要是由于个人跨个人的写作风格的变化，编写媒介和环境的变化，无法在反复编写任何数字等时保持相同的笔触。除此之外，特定语言数字的结构复杂性可能会导致HDR的模棱两可。多年来，研究人员开发了许多离线和在线HDR管道，其中不同的图像处理技术与传统的机器学习（ML）基于基于的和/或基于深度学习（DL）的体系结构相结合。尽管文献中存在有关HDR的广泛审查研究的证据，例如：英语，阿拉伯语，印度，法尔西，中文等，但几乎没有对孟加拉人HDR（BHDR）的调查，这缺乏对孟加拉语HDR（BHDR）的研究，而这些调查缺乏对孟加拉语HDR（BHDR）的研究。挑战，基础识别过程以及可能的未来方向。在本文中，已经分析了孟加拉语手写数字的特征和固有的歧义，以及二十年来最先进的数据集的全面见解和离线BHDR的方法。此外，还详细讨论了一些涉及BHDR的现实应用特定研究。本文还将作为对离线BHDR背后科学感兴趣的研究人员的汇编，煽动了对相关研究的新途径的探索，这可能会进一步导致在不同应用领域对孟加拉语手写数字进行更好的离线认识。
translated by 谷歌翻译