机器学习传感器代表了嵌入式机器学习应用程序未来的范式转移。当前的嵌入式机器学习(ML)实例化遭受了复杂的整合,缺乏模块化以及数据流动的隐私和安全问题。本文提出了一个以数据为中心的范式,用于将传感器智能嵌入边缘设备上,以应对这些挑战。我们对“传感器2.0”的愿景需要将传感器输入数据和ML处理从硬件级别隔离到更广泛的系统,并提供一个薄的界面,以模拟传统传感器的功能。这种分离导致模块化且易于使用的ML传感器设备。我们讨论了将ML处理构建到嵌入式系统上控制微处理器的软件堆栈中的标准方法所带来的挑战,以及ML传感器的模块化如何减轻这些问题。 ML传感器提高了隐私和准确性,同时使系统构建者更容易将ML集成到其产品中,以简单的组件。我们提供了预期的ML传感器和说明性数据表的例子,以表现出来,并希望这将建立对话使我们朝着传感器2.0迈进。
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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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机器学习(ML)系统的开发和部署可以用现代工具轻松执行,但该过程通常是匆忙和意思是结束的。缺乏勤奋会导致技术债务,范围蠕变和未对准的目标,模型滥用和失败,以及昂贵的后果。另一方面,工程系统遵循明确定义的流程和测试标准,以简化高质量,可靠的结果的开发。极端是航天器系统,其中关键任务措施和鲁棒性在开发过程中根深蒂固。借鉴航天器工程和ML的经验(通过域名通过产品的研究),我们开发了一种经过验证的机器学习开发和部署的系统工程方法。我们的“机器学习技术准备水平”(MLTRL)框架定义了一个原则的过程,以确保强大,可靠和负责的系统,同时为ML工作流程流线型,包括来自传统软件工程的关键区别。 MLTRL甚至更多,MLTRL为跨团队和组织的人们定义了一个人工智能和机器学习技术的人员。在这里,我们描述了通过生产化和部署在医学诊断,消费者计算机视觉,卫星图像和粒子物理学等领域,以通过生产和部署在基本研究中开发ML方法的几个现实世界使用情况的框架和阐明。
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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.
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边缘计算是一个将数据处理服务转移到生成数据的网络边缘的范式。尽管这样的架构提供了更快的处理和响应,但除其他好处外,它还提出了必须解决的关键安全问题和挑战。本文讨论了从硬件层到系统层的边缘网络体系结构出现的安全威胁和漏洞。我们进一步讨论了此类网络中的隐私和法规合规性挑战。最后,我们认为需要一种整体方法来分析边缘网络安全姿势,该姿势必须考虑每一层的知识。
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负责任的AI被广泛认为是我们时代最大的科学挑战之一,也是释放AI市场并增加采用率的关键。为了应对负责任的AI挑战,最近已经发布了许多AI伦理原则框架,AI系统应该符合这些框架。但是,没有进一步的最佳实践指导,从业者除了真实性之外没有什么。同样,在算法级别而不是系统级的算法上进行了重大努力,主要集中于数学无关的道德原则(例如隐私和公平)的一部分。然而,道德问题在开发生命周期的任何步骤中都可能发生,从而超过AI算法和模型以外的系统的许多AI,非AI和数据组件。为了从系统的角度操作负责任的AI,在本文中,我们采用了一种面向模式的方法,并根据系统的多媒体文献综述(MLR)的结果提出了负责任的AI模式目录。与其呆在道德原则层面或算法层面上,我们专注于AI系统利益相关者可以在实践中采取的模式,以确保开发的AI系统在整个治理和工程生命周期中负责。负责的AI模式编目将模式分为三组:多层次治理模式,可信赖的过程模式和负责任的逐设计产品模式。这些模式为利益相关者实施负责任的AI提供了系统性和可行的指导。
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机器学习中的隐私和安全挑战(ML)已成为ML普遍的开发以及最近对大型攻击表面的展示,已成为一个关键的话题。作为一种成熟的以系统为导向的方法,在学术界和行业中越来越多地使用机密计算来改善各种ML场景的隐私和安全性。在本文中,我们将基于机密计算辅助的ML安全性和隐私技术的发现系统化,以提供i)保密保证和ii)完整性保证。我们进一步确定了关键挑战,并提供有关ML用例现有可信赖的执行环境(TEE)系统中限制的专门分析。我们讨论了潜在的工作,包括基础隐私定义,分区的ML执行,针对ML的专用发球台设计,TEE Awawe Aware ML和ML Full Pipeline保证。这些潜在的解决方案可以帮助实现强大的TEE ML,以保证无需引入计算和系统成本。
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如今,由于最近在人工智能(AI)和机器学习(ML)中的近期突破,因此,智能系统和服务越来越受欢迎。然而,机器学习不仅满足软件工程,不仅具有有希望的潜力,而且还具有一些固有的挑战。尽管最近的一些研究努力,但我们仍然没有明确了解开发基于ML的申请和当前行业实践的挑战。此外,目前尚不清楚软件工程研究人员应将其努力集中起来,以更好地支持ML应用程序开发人员。在本文中,我们报告了一个旨在了解ML应用程序开发的挑战和最佳实践的调查。我们合成从80名从业者(以不同的技能,经验和应用领域)获得的结果为17个调查结果;概述ML应用程序开发的挑战和最佳实践。参与基于ML的软件系统发展的从业者可以利用总结最佳实践来提高其系统的质量。我们希望报告的挑战将通知研究界有关需要调查的主题,以改善工程过程和基于ML的申请的质量。
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即将开发我们呼叫所体现的系统的新一代越来越自主和自学习系统。在将这些系统部署到真实上下文中,我们面临各种工程挑战,因为它以有益的方式协调所体现的系统的行为至关重要,确保他们与我们以人为本的社会价值观的兼容性,并且设计可验证安全可靠的人类-Machine互动。我们正在争辩说,引发系统工程将来自嵌入到体现系统的温室,并确保动态联合的可信度,这种情况意识到的情境意识,意图,探索,探险,不断发展,主要是不可预测的,越来越自主的体现系统在不确定,复杂和不可预测的现实世界环境中。我们还识别了许多迫切性的系统挑战,包括可信赖的体现系统,包括强大而人为的AI,认知架构,不确定性量化,值得信赖的自融化以及持续的分析和保证。
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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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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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在迅速增长的海上风电场市场中出现了增加风力涡轮机尺寸和距离的全球趋势。在英国,海上风电业于2019年生产了英国最多的电力,前一年增加了19.6%。目前,英国将进一步增加产量,旨在增加安装的涡轮机容量74.7%,如最近的冠村租赁轮次反映。通过如此巨大的增长,该部门现在正在寻求机器人和人工智能(RAI),以解决生命周期服务障碍,以支持可持续和有利可图的海上风能生产。如今,RAI应用主要用于支持运营和维护的短期目标。然而,前进,RAI在海上风基础设施的全部生命周期中有可能发挥关键作用,从测量,规划,设计,物流,运营支持,培训和退役。本文介绍了离岸可再生能源部门的RAI的第一个系统评论之一。在当前和未来的要求方面,在行业和学术界的离岸能源需求分析了rai的最先进的。我们的评论还包括对支持RAI的投资,监管和技能开发的详细评估。通过专利和学术出版数据库进行详细分析确定的关键趋势,提供了对安全合规性和可靠性的自主平台认证等障碍的见解,这是自主车队中可扩展性的数字架构,适应性居民运营和优化的适应性规划人机互动对人与自治助理的信赖伙伴关系。
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随着各种公开的AI伦理原则的共识,差距仍然可以随时采用设计和开发负责任的AI系统。我们研究了来自澳大利亚国家科学研究机构(CSIRO)的研究人员和工程师的实践和经验,他们参与设计和开发AI系统的一系列目的。半结构化访谈用于检查参与者的做法如何与澳大利亚政府提出的一套高级AI伦理原则涉及并对齐。原则包括:隐私保护和安全,可靠性和安全性,透明度和解释性,公平性,竞争性,责任,人以人为本的价值观和人类,社会与环境福祉。研究了研究人员和工程师的见解以及在原则的实际应用中为它们提供的挑战。最后,提供了一系列组织响应,以支持实施高级AI道德原则。
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随着全球人口越来越多的人口驱动世界各地的快速城市化,有很大的需要蓄意审议值得生活的未来。特别是,随着现代智能城市拥抱越来越多的数据驱动的人工智能服务,值得记住技术可以促进繁荣,福祉,城市居住能力或社会正义,而是只有当它具有正确的模拟补充时(例如竭尽全力,成熟机构,负责任治理);这些智能城市的最终目标是促进和提高人类福利和社会繁荣。研究人员表明,各种技术商业模式和特征实际上可以有助于极端主义,极化,错误信息和互联网成瘾等社会问题。鉴于这些观察,解决了确保了诸如未来城市技术基岩的安全,安全和可解释性的哲学和道德问题,以为未来城市的技术基岩具有至关重要的。在全球范围内,有能够更加人性化和以人为本的技术。在本文中,我们分析和探索了在人以人为本的应用中成功部署AI的安全,鲁棒性,可解释性和道德(数据和算法)挑战的关键挑战,特别强调这些概念/挑战的融合。我们对这些关键挑战提供了对现有文献的详细审查,并分析了这些挑战中的一个可能导致他人的挑战方式或帮助解决其他挑战。本文还建议了这些域的当前限制,陷阱和未来研究方向,以及如何填补当前的空白并导致更好的解决方案。我们认为,这种严谨的分析将为域名的未来研究提供基准。
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Computing systems are tightly integrated today into our professional, social, and private lives. An important consequence of this growing ubiquity of computing is that it can have significant ethical implications of which computing professionals should take account. In most real-world scenarios, it is not immediately obvious how particular technical choices during the design and use of computing systems could be viewed from an ethical perspective. This article provides a perspective on the ethical challenges within semiconductor chip design, IoT applications, and the increasing use of artificial intelligence in the design processes, tools, and hardware-software stacks of these systems.
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人工智能(AI)治理调节行使权威和控制AI的管理。它旨在通过有效利用数据并最大程度地减少与AI相关的成本和风险来利用AI。尽管AI治理和AI伦理等主题在理论,哲学,社会和监管层面上进行了详尽的讨论,但针对公司和公司的AI治理工作有限。这项工作将AI产品视为系统,在该系统中,通过机器学习(ML)模型(培训)数据传递关键功能。我们通过在AI和相关领域(例如ML)合成文献来得出一个概念框架。我们的框架将AI治理分解为数据的治理,(ML)模型和(AI)系统沿着四个维度。它与现有的IT和数据治理框架和实践有关。它可以由从业者和学者都采用。对于从业者来说,主要是研究论文的综合,但从业者的出版物和监管机构的出版物也为实施AI治理提供了宝贵的起点,而对于学者来说,该论文强调了许多AI治理领域,值得更多关注。
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推荐系统已广泛应用于不同的应用领域,包括能量保存,电子商务,医疗保健,社交媒体等。此类应用需要分析和挖掘大量各种类型的用户数据,包括人口统计,偏好,社会互动等,以便开发准确和精确的推荐系统。此类数据集通常包括敏感信息,但大多数推荐系统专注于模型的准确性和忽略与安全性和用户隐私相关的问题。尽管使用不同的风险减少技术克服这些问题,但它们都没有完全成功,确保了对用户的私人信息的密码安全和保护。为了弥合这一差距,区块链技术作为推动推荐系统中的安全和隐私保存的有希望的策略,不仅是因为其安全性和隐私性突出特征,而且由于其恢复力,适应性,容错和信任特性。本文介绍了涵盖挑战,开放问题和解决方案的基于区块链的推荐系统的整体综述。因此,引入了精心设计的分类,以描述安全和隐私挑战,概述现有框架并在使用区块链之前讨论其应用程序和利益,以指示未来的研究机会。
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通过智能连接设备,技术正在逐步重塑国内环境,提高家庭安全和整体环境质量。然而,人口转移和流行病最近展示导致他们房屋中的老年人隔离,产生了可靠的辅助人物的需求。机器人助理是国内福利创新的新前沿。老年人监测只是一个可能的服务应用之一,智能机器人平台可以处理集体福祉。在本文中,我们展示了一个新的辅助机器人,我们通过模块化的基于层的架构开发,使灵活的机械设计与最先进的人工智能进行了灵活的人工智能,以便感知和声音控制。关于以前的机器人助手的作品,我们提出了一个设置有四个麦粉轮的全向平台,这使得自主导航与杂乱环境中的有效障碍物避免。此外,我们设计可控定位装置,以扩展传感器的视觉范围,并改善对用户界面的访问以进行远程呈现和连接。轻量级深度学习解决方案,用于视觉感知,人员姿势分类和声乐命令完全运行机器人的嵌入式硬件,避免了云服务私有数据收集产生的隐私问题。
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在软件项目中引入机器学习(ML)组件创造了软件工程师与数据科学家和其他专家合作。虽然合作可以始终具有挑战性,但ML介绍了探索性模型开发过程的额外挑战,需要额外的技能和知识,测试ML系统的困难,需要连续演化和监测,以及非传统质量要求,如公平性和解释性。通过采访来自28个组织的45名从业者,我们确定了在建立和将ML系统部署到生产时面临的关键合作挑战。我们报告了生产ML系统的开发中的共同合作点,以获得要求,数据和集成以及相应的团队模式和挑战。我们发现,这些挑战中的大部分挑战围绕通信,文档,工程和流程以及收集建议以解决这些挑战。
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机器学习(ML)代表了当前和未来信息系统的关键技术,许多域已经利用了ML的功能。但是,网络安全中ML的部署仍处于早期阶段,揭示了研究和实践之间的显着差异。这种差异在当前的最新目的中具有其根本原因,该原因不允许识别ML在网络安全中的作用。除非广泛的受众理解其利弊,否则ML的全部潜力将永远不会释放。本文是对ML在整个网络安全领域中的作用的首次尝试 - 对任何对此主题感兴趣的潜在读者。我们强调了ML在人类驱动的检测方法方面的优势,以及ML在网络安全方面可以解决的其他任务。此外,我们阐明了影响网络安全部署实际ML部署的各种固有问题。最后,我们介绍了各种利益相关者如何为网络安全中ML的未来发展做出贡献,这对于该领域的进一步进步至关重要。我们的贡献补充了两项实际案例研究,这些案例研究描述了ML作为对网络威胁的辩护的工业应用。
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