在皮肤病学诊断中，移动皮肤病学助理收集的私人数据存在于患者的分布式移动设备上。联合学习（FL）可以使用分散数据来训练模型，同时保持数据本地化。现有的FL方法假设所有数据都有标签。但是，由于高标签成本，医疗数据通常没有完整的标签。自我监督的学习（SSL）方法，对比度学习（CL）和蒙版自动编码器（MAE）可以利用未标记的数据来预先培训模型，然后用有限的标签进行微调。但是，组合SSL和FL有独特的挑战。例如，CL需要不同的数据，但每个设备仅具有有限的数据。对于MAE而言，尽管基于视觉变压器（VIT）的MAE在集中学习中具有更高的准确性，但尚未研究MAE在未标记数据的FL中的性能。此外，服务器和客户端之间的VIT同步与传统CNN不同。因此，需要设计特殊的同步方法。在这项工作中，我们提出了两个联邦自制的学习框架，用于具有有限标签的皮肤病学诊断。第一个具有较低的计算成本，适用于移动设备。第二个具有高精度，适合高性能服务器。根据CL，我们提出了与功能共享（FedClf）的联合对比度学习。共享功能可用于不同的对比信息，而无需共享原始数据以获得隐私。根据MAE，我们提出了Fedmae。知识拆分将所学的全球知识与每个客户分开。只有全球知识才能汇总为更高的概括性能。关于皮肤病学数据集的实验表明，所提出的框架的精度优于最先进的框架。

有监督的深度学习需要大量标记的数据才能实现高性能。但是，在医学成像分析中，每个站点可能只有有限的数据和标签，这使得学习无效。联合学习（FL）可以从分散数据中学习共享模型。但是传统的FL需要全标签的数据进行培训，这非常昂贵。自我监督的对比学习（CL）可以从未标记的数据中学习进行预训练，然后进行微调，以有限的注释。但是，在FL中采用CL时，每个站点上的数据多样性有限，使联合对比度学习（FCL）无效。在这项工作中，我们提出了两个联合自制的学习框架，用于体积医学图像分割，并有限注释。第一个具有高精度，并适合高性能服务器，并具有高速连接。第二个具有较低的通信成本，适用于移动设备。在第一个框架中，在FCL期间交换了功能，以向每个站点提供各种对比度数据，以使本地CL保持原始数据的私密性。全局结构匹配将不同站点之间的统一特征空间保持一致。在第二个框架中，为了降低功能交换的通信成本，我们提出了一种优化的方法FCLOPT，该方法不依赖于负样本。为了减少模型下载的通信，我们提出了预测目标网络参数的预测目标网络更新（PTNU）。基于PTNU，我们建议距离预测（DP）以删除目标网络的大多数上传。在心脏MRI数据集上的实验表明，与最先进的技术相比，提出的两个框架显着改善了分割和泛化性能。

联合学习（FL）使分布式客户端能够学习共享模型以进行预测，同时保留每个客户端的培训数据本地。然而，现有的FL需要完全标记的培训数据，这是由于高标签成本和专业要求的要求而不方便或有时不可行。在许多现实设置中，缺乏标签会使流行不切实际。自我监督学习可以通过从未标记的数据学习来解决这一挑战，从而可以广泛使用FL。对比学习（CL）是一种自我监督的学习方法，可以有效地学习来自未标记数据的数据表示。然而，Clipers上收集的分布式数据通常在客户端之间通常不是独立和相同分布（非IID），并且每个客户端只有很少的数据类，这会降低CL和学习的表示的性能。为了解决这个问题，我们提出了由两种方法组成的联邦对比学习框架：特征融合和邻居匹配，通过该邻居匹配，以便获得更好的数据表示来实现客户端之间的统一特征空间。特征融合提供远程功能，作为每个客户端的准确对比信息，以获得更好的本地学习。邻域匹配进一步将每个客户端的本地功能对齐至远程功能，从而可以了解客户端之间的群集功能。广泛的实验表明了拟议框架的有效性。它在IID数据上以11 \％的方式表达了其他方法，并匹配集中学习的性能。

皮肤病学疾病对全球健康构成了重大威胁，影响了世界上近三分之一的人口。各种研究表明，早期诊断和干预通常对预后和预后至关重要。为此，在过去的十年中，基于深度学习的智能手机应用程序的快速发展，该应用程序使用户可以方便，及时地识别出围绕皮肤出现的问题。为了收集深度学习所需的足够数据，同时保护患者的隐私，经常使用联合学习，在该数据集合数据集本地的同时汇总了全球模型。但是，现有的联合学习框架主要旨在优化整体性能，而常见的皮肤病学数据集则严重不平衡。在将联合学习应用于此类数据集时，可能会出现明显的诊断准确性差异。为了解决这样的公平问题，本文提出了一个公平意识的联邦学习框架，用于皮肤病学诊断。该框架分为两个阶段：在第一个FL阶段，具有不同皮肤类型的客户在联合学习过程中接受了训练，以构建所有皮肤类型的全球模型。在此过程中，使用自动重量聚合器将更高的权重分配给损失较高的客户，并且聚合器的强度取决于损失之间的差异水平。在后一个FL阶段，每个客户根据FL阶段的全球模型微调了其个性化模型。为了获得更好的公平性，为每个客户选择了来自不同时期的模型，以在0.05内保持不同皮肤类型的准确性差异。实验表明，与最先进的框架相比，我们提出的框架有效地提高了公平性和准确性。

The ubiquity of edge devices has led to a growing amount of unlabeled data produced at the edge. Deep learning models deployed on edge devices are required to learn from these unlabeled data to continuously improve accuracy. Self-supervised representation learning has achieved promising performances using centralized unlabeled data. However, the increasing awareness of privacy protection limits centralizing the distributed unlabeled image data on edge devices. While federated learning has been widely adopted to enable distributed machine learning with privacy preservation, without a data selection method to efficiently select streaming data, the traditional federated learning framework fails to handle these huge amounts of decentralized unlabeled data with limited storage resources on edge. To address these challenges, we propose a Federated on-device Contrastive learning framework with Coreset selection, which we call FedCoCo, to automatically select a coreset that consists of the most representative samples into the replay buffer on each device. It preserves data privacy as each client does not share raw data while learning good visual representations. Experiments demonstrate the effectiveness and significance of the proposed method in visual representation learning.

启用摄像头的移动设备的无处不在导致在边缘生产大量未标记的视频数据。尽管已经提出了各种自我监督学习（SSL）方法来收集其潜在的时空表征，以进行特定于任务的培训，但实际挑战包括隐私问题和沟通成本，可以阻止SSL在大规模上部署。为了减轻这些问题，我们建议将联合学习（FL）用于视频SSL的任务。在这项工作中，我们评估了当前最新ART（SOTA）视频-SSL技术的性能，并确定其在与Kinetics-400数据集模拟的大规模FL设置中集成到大规模的FL设置时的缺陷。我们遵循，为视频（称为FedVSSL）提出了一个新颖的Federated SSL框架，该框架集成了不同的聚合策略和部分重量更新。广泛的实验证明了FEDVSSL的有效性和意义，因为它在UCF-101上优于下游检索任务的集中式SOTA，而HMDB-51的效率为6.66％。

蒙面图像建模（MIM）在各种视觉任务上取得了令人鼓舞的结果。但是，学到的表示形式的有限可区分性表现出来，使一个更强大的视力学习者还有很多值得一试。为了实现这一目标，我们提出了对比度蒙面的自动编码器（CMAE），这是一种新的自我监督的预训练方法，用于学习更全面和有能力的视觉表示。通过详细统一的对比度学习（CL）和掩盖图像模型（MIM），CMAE利用了它们各自的优势，并以强大的实例可辨别性和局部的可感知来学习表示形式。具体而言，CMAE由两个分支组成，其中在线分支是不对称的编码器编码器，而目标分支是动量更新的编码器。在培训期间，在线编码器从蒙面图像的潜在表示中重建了原始图像，以学习整体特征。馈送完整图像的目标编码器通过其在线学习通过对比度学习增强了功能可区分性。为了使CL与MIM兼容，CMAE引入了两个新组件，即用于生成合理的正视图和特征解码器的像素移位，以补充对比度对的特征。多亏了这些新颖的设计，CMAE可以有效地提高了MIM对应物的表示质量和转移性能。 CMAE在图像分类，语义分割和对象检测的高度竞争基准上实现了最先进的性能。值得注意的是，CMAE-BASE在Imagenet上获得了$ 85.3 \％$ $ TOP-1的准确性和$ 52.5 \％$ MIOU的ADE20K，分别超过了$ 0.7 \％\％$ $和$ 1.8 \％$ $。代码将公开可用。

我们引入了一个自我监督的视觉表示模型BEIT，该模型代表来自图像变压器的双向编码器表示。在Bert在自然语言处理区域中开发后，我们提出了一项掩盖的图像建模任务，以预识视觉变压器。具体而言，每个图像在我们的预训练中具有两个视图，即图像贴片（例如16x16像素）和视觉令牌（即离散令牌）。我们首先将原始图像“将”“令牌化”到视觉令牌中。然后，我们随机掩盖了一些图像补丁并将其喂入骨干变压器中。预训练的目标是根据损坏的图像补丁恢复原始的视觉令牌。在预训练BEIT之后，我们通过将任务层附加在预审计的编码器上，直接通过将任务层附加到下游任务上的模型参数。图像分类和语义分割的实验结果表明，我们的模型通过以前的预训练方法实现了竞争结果。例如，基本大小的BEIT在Imagenet-1K上获得了83.2％的TOP-1精度，并以相同的设置优于划痕DEIT训练（81.8％）。此外，大尺寸的BEIT仅使用Imagenet-1K获得86.3％，即使在Imagenet-22K上进行预训练（85.2％），甚至超过了VIT-L。代码和预估计的模型可在https://aka.ms/beit上找到。

在大多数有关联合学习（FL）的文献中，神经网络都是随机重量初始化的。在本文中，我们介绍了一项关于预训练对FL的影响的实证研究。具体而言，我们旨在调查当客户的分散数据是非IID时，预训练是否可以减轻急剧精度下降。我们专注于FedAvg，这是基本和最广泛使用的FL算法。我们发现，在非IID数据下，预培训确实在很大程度上缩小了FedAvg和集中学习之间的差距，但这并不是由于减轻了FedAvg的本地培训中众所周知的模型漂移问题。相反，预培训如何通过使FedAvg的全球聚合更加稳定来帮助FedAvg。当使用真实数据的预训练对于FL不可行时，我们提出了一种新型的方法，可以预先培训合成数据。在各种图像数据集（包括用于分割的一个）上，我们使用合成预训练的方法导致了显着的增益，这实质上是为扩大现实世界应用程序的联合学习而迈出的关键步骤。

由于其最近在减少监督学习的差距方面取得了成功，自我监督的学习方法正在增加计算机愿景的牵引力。在自然语言处理（NLP）中，自我监督的学习和变形金刚已经是选择的方法。最近的文献表明，变压器也在计算机愿景中越来越受欢迎。到目前为止，当使用大规模监督数据或某种共同监督时，视觉变压器已被证明可以很好地工作。在教师网络方面。这些监督的普试视觉变压器在下游任务中实现了非常好的变化，变化最小。在这项工作中，我们调查自我监督学习的预用图像/视觉变压器，然后使用它们进行下游分类任务的优点。我们提出了自我监督的视觉变压器（坐在）并讨论了几种自我监督的培训机制，以获得借口模型。静坐的架构灵活性允许我们将其用作自动统计器，并无缝地使用多个自我监控任务。我们表明，可以在小规模数据集上进行预训练，以便在小型数据集上进行下游分类任务，包括几千个图像而不是数百万的图像。使用公共协议对所提出的方法进行评估标准数据集。结果展示了变压器的强度及其对自我监督学习的适用性。我们通过大边缘表现出现有的自我监督学习方法。我们还观察到坐着很好，很少有镜头学习，并且还表明它通过简单地训练从坐的学到的学习功能的线性分类器来学习有用的表示。预先训练，FineTuning和评估代码将在以下：https://github.com/sara-ahmed/sit。

Recent advancements in deep learning methods bring computer-assistance a step closer to fulfilling promises of safer surgical procedures. However, the generalizability of such methods is often dependent on training on diverse datasets from multiple medical institutions, which is a restrictive requirement considering the sensitive nature of medical data. Recently proposed collaborative learning methods such as Federated Learning (FL) allow for training on remote datasets without the need to explicitly share data. Even so, data annotation still represents a bottleneck, particularly in medicine and surgery where clinical expertise is often required. With these constraints in mind, we propose FedCy, a federated semi-supervised learning (FSSL) method that combines FL and self-supervised learning to exploit a decentralized dataset of both labeled and unlabeled videos, thereby improving performance on the task of surgical phase recognition. By leveraging temporal patterns in the labeled data, FedCy helps guide unsupervised training on unlabeled data towards learning task-specific features for phase recognition. We demonstrate significant performance gains over state-of-the-art FSSL methods on the task of automatic recognition of surgical phases using a newly collected multi-institutional dataset of laparoscopic cholecystectomy videos. Furthermore, we demonstrate that our approach also learns more generalizable features when tested on data from an unseen domain.

联合学习（FL）是一种机器学习范式，允许分散的客户在不共享其私人数据的情况下进行协作学习。但是，过度的计算和沟通要求对当前的FL框架构成挑战，尤其是在训练大型模型时。为了防止这些问题阻碍FL系统的部署，我们提出了一个轻巧的框架，客户共同学习融合由多个固定预训练的模型生成的表示形式，而不是从SCRATCH培训大型模型。这通过考虑如何从预先训练的模型中捕获更多特定于客户的信息，并共同提高每个客户利用这些现成模型的能力，从而导致我们解决了一个更实用的FL问题。在这项工作中，我们设计了一种联合原型对比度学习（FEDPCL）方法，该方法通过其类原型共享客户的知识，并以原型对比度方式构建特定于客户的表示。共享原型而不是可学习的模型参数可以使每个客户以个性化的方式融合表示表示，同时以紧凑的形式保持共享知识以进行有效的通信。我们在轻量级框架中对拟议的FEDPCL进行了彻底的评估，以测量和可视化其在流行的FL数据集上融合各种预训练模型的能力。

联邦学习对分布式数据利用率和隐私保护表达了极大的潜力。大多数现有的联合学习方法侧重于监督设置，这意味着存储在每个客户端中的所有数据都有标签。但是，在现实世界应用中，客户数据无法完全标记。因此，如何利用未标记的数据应该是联邦学习的新挑战。虽然一些研究正在试图克服这一挑战，但它们可能会遭受信息泄漏或误导性信息使用问题。为了解决这些问题，在本文中，我们提出了一种名为Fedtrinet的新型联合半监督学习方法，该方法由两个学习阶段组成。在第一阶段，我们使用带有FADVG的标记数据预先列教Fedtrinet。在第二阶段，我们的目标是使大部分未标记的数据来帮助模型学习。特别是，我们建议使用三个网络和动态质量控制机制来为未标记数据产生高质量的伪标签，该数据被添加到训练集中。最后，Fedtrinet使用新的训练设置来重新培训模型。在三个公共数据集上的实验结果表明，提出的Fedtrinet在IID和非IID设置下优于最先进的基线。

我们提出了引导蒙面的自动编码器（bootmae），这是一种新的视觉BERT预训练方法。 Bootmae用两个核心设计改进了原始的蒙版自动编码器（MAE）：1）动量编码器，该动量编码器可作为额外的BERT预测目标提供在线功能； 2）试图降低编码器的压力以记住目标特定信息的靶向解码器。第一个设计的动机是通过观察到的，即使用预定的MAE提取特征，因为掩盖令牌的BERT预测目标可以实现更好的预训练性能。因此，我们与原始的MAE编码器并行添加了一个动量编码器，该编码器通过将其自己的表示作为BERT预测目标来引导预处理性能。在第二个设计中，我们将特定于目标的信息（例如，未掩盖贴片的像素值）直接传达到解码器中，以减少记住目标特定信息的编码器的压力。因此，编码器专注于语义建模，这是BERT预训练的目的，并且不需要浪费其在记住与预测目标相关的未掩盖令牌的信息时的能力。通过广泛的实验，我们的Bootmae在ImageNet-1k上获得了$ 84.2 \％$ $ $ $+0.8 \％$在同一预训练时期。 Bootmae还获得了$+1.0 $ MIOU在ADE20K上的语义细分和$+1.3 $ box ap，$+1.4 $+1.4 $ bask ap改进对象检测和可可数据集上的细分。代码在https://github.com/lightdxy/bootmae上发布。

我们提出了一项新的自我监督的预测变压器预测，以进行密集的预测任务。它基于将像素级表示与全局图像表示形式进行比较的对比损失。该策略可产生更好的本地功能，适用于密集的预测任务，而不是基于全球图像表示的对比预训练。此外，我们的方法不会遭受批次大小的减小，因为对比度损失所需的负面示例数量是局部特征数量的顺序。我们证明了训练策略对两个密集预测任务的有效性：语义分割和单眼深度估计。

Federated Learning（FL）是一种流行的分散和保护隐私的机器学习（FL）框架，近年来一直受到广泛的研究关注。现有的大多数作品都集中在监督学习（SL）问题上，在这些问题上假定客户在服务器没有数据时携带标签的数据集。但是，在现实的情况下，由于缺乏专业知识和动力，客户通常无法在服务器托管少量标记数据的情况下标记其数据。因此，如何合理地利用服务器标记的数据和客户端的未标记数据至关重要。在本文中，我们提出了一种新的FL算法，称为FEDSEAL，以解决该半监督联邦学习（SSFL）问题。我们的算法利用自我安装的学习和互补的负面学习来提高客户对未标记数据无监督学习的准确性和效率，并在服务器方和客户方面进行了模型培训。我们对SSFL设置中的时尚摄影和CIFAR10数据集的实验结果验证了我们方法的有效性，该方法的效率超过了最先进的SSFL方法。

最近的蒙版图像建模（MIM）在自我监督学习（SSL）中受到了很多关注，该学习要求目标模型恢复输入图像的掩盖部分。尽管基于MIM的预训练方法在转移到许多下游任务时达到了新的最新性能，但可视化表明，与基于基于对比性学习预训练相比，学习的表示形式不可分割，尤其是相比。这激发了我们思考MIM预培训表示的线性可分离性是否可以进一步改善，从而改善了训练的性能。由于MIM和对比度学习倾向于利用不同的数据增强和培训策略，因此将这两个借口任务结合起来并不是微不足道的。在这项工作中，我们提出了一个新颖而灵活的预训练框架，名为Mimco，该框架通过两阶段的预培训结合了MIM和对比度学习。具体而言，MIMCO将预先训练的对比学习模型作为教师模型，并通过两种类型的学习目标进行了预培训：贴片级和图像级的重建损失。关于下游任务的广泛转移实验证明了我们的MIMCO预训练框架的出色表现。以VIT-S为例，当使用预先训练的MoCov3-Vit-S作为教师模型时，Mimco只需要100个时期的预训练时期即可达到Imagenet-1K上的82.53％Top-1 FineTuning精度，这表现优于表现最先进的自我监督学习对手。

联合学习，该学习，跨越客户的神经网络的重量，在医疗领域中获得了注意力，因为它可以在维护数据隐私的同时对分散数据的大型语料库进行培训。例如，这使得Covid-19对胸部X射线（CXR）图像进行Covid-19诊断的神经网络训练，而不会在多家医院收集患者CXR数据。遗憾的是，如果采用高度富有富有富有富有富有富有富有富有富有富有富有富有富有富有富有富有富有富有效率的网络架构，权重的交换会很快消耗网络带宽。所谓的分流学习通过将神经网络划分为客户端和服务器部分来部分解决此问题，使得网络的客户端占用较少的广泛计算资源和带宽。但是，目前尚不清楚如何在不牺牲整体网络性能的情况下找到最佳分裂。为了合并这些方法，从而最大限度地提高了它们的不同优势，这里我们表明视觉变压器，最近开发的具有直接可分解配置的深度学习架构，理想地适合分裂学习而不会牺牲性能。即使在使用来自多个来源的CXR数据集之间模拟医院之间实际协作的非独立性和相同的数据分布，也能够实现与数据集中培训相当的性能。此外，提出的框架以及异构多任务客户端还改善了包括Covid-19诊断的单独任务性能，消除了与无数参数共享大权重的需求。我们的业绩肯定了变压器在医学成像中的协作学习的适用性，并为未来的现实界限铺平了前进的方式。

Masked image modelling (e.g., Masked AutoEncoder) and contrastive learning (e.g., Momentum Contrast) have shown impressive performance on unsupervised visual representation learning. This work presents Masked Contrastive Representation Learning (MACRL) for self-supervised visual pre-training. In particular, MACRL leverages the effectiveness of both masked image modelling and contrastive learning. We adopt an asymmetric setting for the siamese network (i.e., encoder-decoder structure in both branches), where one branch with higher mask ratio and stronger data augmentation, while the other adopts weaker data corruptions. We optimize a contrastive learning objective based on the learned features from the encoder in both branches. Furthermore, we minimize the $L_1$ reconstruction loss according to the decoders' outputs. In our experiments, MACRL presents superior results on various vision benchmarks, including CIFAR-10, CIFAR-100, Tiny-ImageNet, and two other ImageNet subsets. Our framework provides unified insights on self-supervised visual pre-training and future research.

Computational pathology can lead to saving human lives, but models are annotation hungry and pathology images are notoriously expensive to annotate. Self-supervised learning has shown to be an effective method for utilizing unlabeled data, and its application to pathology could greatly benefit its downstream tasks. Yet, there are no principled studies that compare SSL methods and discuss how to adapt them for pathology. To address this need, we execute the largest-scale study of SSL pre-training on pathology image data, to date. Our study is conducted using 4 representative SSL methods on diverse downstream tasks. We establish that large-scale domain-aligned pre-training in pathology consistently out-performs ImageNet pre-training in standard SSL settings such as linear and fine-tuning evaluations, as well as in low-label regimes. Moreover, we propose a set of domain-specific techniques that we experimentally show leads to a performance boost. Lastly, for the first time, we apply SSL to the challenging task of nuclei instance segmentation and show large and consistent performance improvements under diverse settings.