激光粉末融合期间的局部热史(LPBF)过程中的局部热历史的变化可以引起微孔缺陷。已经提出了原位传感来监测AM过程以最大限度地减少缺陷,但成功需要在感测数据和孔隙率之间建立定量关系,这对于大量变量和计算昂贵尤其具有挑战性。在这项工作中,我们开发了机器学习(ML)型号,可以使用原位热度显数据来预测LPBF不锈钢材料的微孔。这项工作考虑了来自热历史的两个识别的关键特征:高于表观熔化阈值(/ TAU)和最大辐射(T_ {MAX})的时间。计算这些功能,为每个体素存储在内置材料中,用作输入。每个体素的二进制状态,无缺陷或正常,是输出。针对二进制分类任务培训并测试不同的ML模型。除了使用每个体素的热特征来预测其自己的状态之外,还包括相邻体素的热特征作为输入。这被示出了提高预测精度,这与各个体素周围的热传输物理符合其最终状态。在培训的模型中,试验组上的F1分数达到0.96,对于随机森林。基于ML模型的特征重要性分析表明T_ {MAX}对Voxel州比/ Tau更重要。分析还发现本发明体素上方的体素的热历史比它下方的血管素更有影响力。
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X-ray imaging technology has been used for decades in clinical tasks to reveal the internal condition of different organs, and in recent years, it has become more common in other areas such as industry, security, and geography. The recent development of computer vision and machine learning techniques has also made it easier to automatically process X-ray images and several machine learning-based object (anomaly) detection, classification, and segmentation methods have been recently employed in X-ray image analysis. Due to the high potential of deep learning in related image processing applications, it has been used in most of the studies. This survey reviews the recent research on using computer vision and machine learning for X-ray analysis in industrial production and security applications and covers the applications, techniques, evaluation metrics, datasets, and performance comparison of those techniques on publicly available datasets. We also highlight some drawbacks in the published research and give recommendations for future research in computer vision-based X-ray analysis.
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血浆定义为物质的第四个状态,在高电场下可以在大气压下产生非热血浆。现在众所周知,血浆激活液体(PAL)的强和广谱抗菌作用。机器学习(ML)在医疗领域的可靠适用性也鼓励其在等离子体医学领域的应用。因此,在PALS上的ML应用可以提出一种新的观点,以更好地了解各种参数对其抗菌作用的影响。在本文中,通过使用先前获得的数据来定性预测PAL的体外抗菌活性,从而介绍了比较监督的ML模型。进行了文献搜索,并从33个相关文章中收集了数据。在所需的预处理步骤之后,将两种监督的ML方法(即分类和回归)应用于数据以获得微生物灭活(MI)预测。对于分类,MI分为四类,对于回归,MI被用作连续变量。为分类和回归模型进行了两种不同的可靠交叉验证策略,以评估所提出的方法。重复分层的K折交叉验证和K折交叉验证。我们还研究了不同特征对模型的影响。结果表明,高参数优化的随机森林分类器(ORFC)和随机森林回归者(ORFR)分别比其他模型进行了分类和回归的模型更好。最后,获得ORFC的最佳测试精度为82.68%,ORFR的R2为0.75。 ML技术可能有助于更好地理解在所需的抗菌作用中具有主要作用的血浆参数。此外,此类发现可能有助于将来的血浆剂量定义。
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混凝土是建筑,桥梁和道路的标准施工材料。由于安全在这种结构的设计,监测和维护中起着核心作用,因此了解混凝土的开裂行为非常重要。计算机断层扫描捕获建筑材料的微观结构,并允许研究裂纹启动和传播。大3D图像中的裂缝表面的手动分割是不可行的。在本文中,综述了3D图像的自动裂缝分段方法并进行了比较。经典图像处理方法(边缘检测滤波器,模板匹配,最小路径和区域生长算法)和学习方法(卷积神经网络,随机林)在半合成3D图像上进行测试和测试。它们的性能强烈依赖于参数选择,该参数选择应适应图像的灰度范围和混凝土的几何特性。通常,学习方法表现最佳,特别是对于薄裂缝和低灰度对比度。
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冠状质量弹出(CME)是最地理化的空间天气现象,与大型地磁风暴有关,有可能引起电信,卫星网络中断,电网损失和故障的干扰。因此,考虑到这些风暴对人类活动的潜在影响,对CME的地理效果的准确预测至关重要。这项工作着重于在接近太阳CME的白光冠状动脉数据集中训练的不同机器学习方法,以估计这种新爆发的弹出是否有可能诱导地磁活动。我们使用逻辑回归,k-nearest邻居,支持向量机,向前的人工神经网络以及整体模型开发了二进制分类模型。目前,我们限制了我们的预测专门使用太阳能发作参数,以确保延长警告时间。我们讨论了这项任务的主要挑战,即我们数据集中的地理填充和无效事件的数量以及它们的众多相似之处以及可用变量数量有限的极端失衡。我们表明,即使在这种情况下,这些模型也可以达到足够的命中率。
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台湾对全球碎片流的敏感性和死亡人数最高。台湾现有的碎屑流警告系统,该系统使用降雨量的时间加权度量,当该措施超过预定义的阈值时,会导致警报。但是,该系统会产生许多错误的警报,并错过了实际碎屑流的很大一部分。为了改善该系统,我们实施了五个机器学习模型,以输入历史降雨数据并预测是否会在选定的时间内发生碎屑流。我们发现,随机的森林模型在五个模型中表现最好,并优于台湾现有系统。此外,我们确定了与碎屑流的发生密切相关的降雨轨迹,并探索了缺失碎屑流的风险与频繁的虚假警报之间的权衡。这些结果表明,仅在小时降雨数据中训练的机器学习模型的潜力可以挽救生命,同时减少虚假警报。
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作为智能车辆控制系统的中心神经,车载网络总线对于车辆驾驶的安全至关重要。车载网络的最佳标准之一是控制器区域网络(CAN BUS)协议。但是,由于缺乏安全机制,CAN总线被设计为容易受到各种攻击的影响。为了增强车载网络的安全性并根据大量的CAN网络流量数据和提取的有价值的功能来促进该领域的研究,本研究全面比较了完全监督的机器学习与半监督的机器学习方法可以发信息异常检测。评估了传统的机器学习模型(包括单个分类器和集合模型)和基于神经网络的深度学习模型。此外,这项研究提出了一种基于自动编码器的深度自动编码器的半监督学习方法,该方法适用于CAN传达异常检测,并验证了其优于其他半监督方法的优势。广泛的实验表明,全面监督的方法通常优于半监督者,因为它们使用更多信息作为输入。通常,开发的基于XGBoost的模型以最佳准确性(98.65%),精度(0.9853)和Roc AUC(0.9585)击败了文献中报道的其他方法。
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痴呆症是一种神经精神脑障碍,通常会在一个或多个脑细胞停止部分或根本停止工作时发生。在疾病的早期阶段诊断这种疾病是从不良后果中挽救生命并为他们提供更好的医疗保健的至关重要的任务。事实证明,机器学习方法在预测疾病早期痴呆症方面是准确的。痴呆的预测在很大程度上取决于通常从归一化的全脑体积(NWBV)和地图集缩放系数(ASF)收集的收集数据类型,这些数据通常测量并从磁共振成像(MRIS)中进行校正。年龄和性别等其他生物学特征也可以帮助诊断痴呆症。尽管许多研究使用机器学习来预测痴呆症,但我们无法就这些方法的稳定性得出结论,而这些方法在不同的实验条件下更准确。因此,本文研究了有关痴呆预测的机器学习算法的性能的结论稳定性。为此,使用7种机器学习算法和两种功能还原算法,即信息增益(IG)和主成分分析(PCA)进行大量实验。为了检查这些算法的稳定性,IG的特征选择阈值从20%更改为100%,PCA尺寸从2到8。这导致了7x9 + 7x7 = 112实验。在每个实验中,都记录了各种分类评估数据。获得的结果表明,在七种算法中,支持向量机和天真的贝叶斯是最稳定的算法,同时更改选择阈值。同样,发现使用IG似乎比使用PCA预测痴呆症更有效。
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从课堂上学习不平衡数据集对许多机器学习算法带来了挑战。许多现实世界域通过定义,通过拥有多数阶级的多数阶级,自然具有比其少数级别更多的阶级(例如,真正的银行交易比欺诈性更频繁)。已经提出了许多方法来解决类别不平衡问题,其中最受欢迎的过采样技术(例如Smote)。这些方法在少数群体类中生成合成实例,以平衡数据集,执行提高预测机器学习(ML)模型的性能的数据增强。在本文中,我们推进了一种新的数据增强方法(改编自解释的AI),它在少数类中生成合成,反事实情况。与其他过采样技术不同,该方法使用实际特征值,而不是实例之间的内插值,自适应地将存在于数据集的实例。报告了使用四种不同分类器和25个数据集的几个实验,这表明该反事实增强方法(CFA)在少数类中生成有用的合成数据点。实验还表明,CFA与许多其他过采样方法具有竞争力,其中许多过采样方法是Smote的变种。讨论了CFAS性能的基础,以及在未来测试中可能更好或更糟的情况下的条件。
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Covid-19是一种攻击上呼吸道和肺部的新型病毒。它的人对人的传播性非常迅速,这在个人生活的各个方面都引起了严重的问题。尽管一些感染的人可能仍然完全无症状,但经常被目睹有轻度至重度症状。除此之外,全球成千上万的死亡案件表明,检测Covid-19是社区的紧急需求。实际上,这是在筛选医学图像(例如计算机断层扫描(CT)和X射线图像)的帮助下进行的。但是,繁琐的临床程序和大量的每日病例对医生构成了巨大挑战。基于深度学习的方法在广泛的医疗任务中表现出了巨大的潜力。结果,我们引入了一种基于变压器的方法,用于使用紧凑卷积变压器(CCT)自动从X射线图像中自动检测COVID-19。我们的广泛实验证明了该方法的疗效,精度为98%,比以前的作品表现优于先前的作品。
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The occurrence of vacuum arcs or radio frequency (rf) breakdowns is one of the most prevalent factors limiting the high-gradient performance of normal conducting rf cavities in particle accelerators. In this paper, we search for the existence of previously unrecognized features related to the incidence of rf breakdowns by applying a machine learning strategy to high-gradient cavity data from CERN's test stand for the Compact Linear Collider (CLIC). By interpreting the parameters of the learned models with explainable artificial intelligence (AI), we reverse-engineer physical properties for deriving fast, reliable, and simple rule-based models. Based on 6 months of historical data and dedicated experiments, our models show fractions of data with a high influence on the occurrence of breakdowns. Specifically, it is shown that the field emitted current following an initial breakdown is closely related to the probability of another breakdown occurring shortly thereafter. Results also indicate that the cavity pressure should be monitored with increased temporal resolution in future experiments, to further explore the vacuum activity associated with breakdowns.
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Network intrusion detection systems (NIDSs) play an important role in computer network security. There are several detection mechanisms where anomaly-based automated detection outperforms others significantly. Amid the sophistication and growing number of attacks, dealing with large amounts of data is a recognized issue in the development of anomaly-based NIDS. However, do current models meet the needs of today's networks in terms of required accuracy and dependability? In this research, we propose a new hybrid model that combines machine learning and deep learning to increase detection rates while securing dependability. Our proposed method ensures efficient pre-processing by combining SMOTE for data balancing and XGBoost for feature selection. We compared our developed method to various machine learning and deep learning algorithms to find a more efficient algorithm to implement in the pipeline. Furthermore, we chose the most effective model for network intrusion based on a set of benchmarked performance analysis criteria. Our method produces excellent results when tested on two datasets, KDDCUP'99 and CIC-MalMem-2022, with an accuracy of 99.99% and 100% for KDDCUP'99 and CIC-MalMem-2022, respectively, and no overfitting or Type-1 and Type-2 issues.
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提出了一个深度学习模型,以便在未来60分钟的五分钟时间分辨率下以闪电的形式出现。该模型基于反复横向的结构,该结构使其能够识别并预测对流的时空发展,包括雷暴细胞的运动,生长和衰变。预测是在固定网格上执行的,而无需使用风暴对象检测和跟踪。从瑞士和周围的区域收集的输入数据包括地面雷达数据,可见/红外卫星数据以及衍生的云产品,闪电检测,数值天气预测和数字高程模型数据。我们分析了不同的替代损失功能,班级加权策略和模型特征,为将来的研究提供了指南,以最佳地选择损失功能,并正确校准其模型的概率预测。基于这些分析,我们在这项研究中使用焦点损失,但得出结论,它仅在交叉熵方面提供了较小的好处,如果模型的重新校准不实用,这是一个可行的选择。该模型在60分钟的现有周期内实现了0.45的像素临界成功指数(CSI)为0.45,以预测8 km的闪电发生,范围从5分钟的CSI到5分钟的提前时间到CSI到CSI的0.32在A处。收货时间60分钟。
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人工智能(AI)技术具有重要潜力,可以实现有效,鲁棒和自动的图像表型,包括识别细微图案。基于AI的检测搜索图像空间基于模式和特征来找到兴趣区域。存在一种良性的肿瘤组织学,可以通过使用图像特征的基于AI的分类方法来识别。图像从图像中提取可用于的可覆盖方式,可以通过显式(手工/工程化)和深度辐射谱系框架来探索途径。辐射瘤分析有可能用作非侵入性技术,以准确表征肿瘤,以改善诊断和治疗监测。这项工作介绍基于AI的技术,专注于肿瘤宠物和PET / CT成像,用于不同的检测,分类和预测/预测任务。我们还讨论了所需的努力,使AI技术转换为常规临床工作流程,以及潜在的改进和互补技术,例如在电子健康记录和神经象征性AI技术上使用自然语言处理。
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An approach to the construction of classifiers from imbalanced datasets is described. A dataset is imbalanced if the classification categories are not approximately equally represented. Often real-world data sets are predominately composed of "normal" examples with only a small percentage of "abnormal" or "interesting" examples. It is also the case that the cost of misclassifying an abnormal (interesting) example as a normal example is often much higher than the cost of the reverse error. Under-sampling of the majority (normal) class has been proposed as a good means of increasing the sensitivity of a classifier to the minority class. This paper shows that a combination of our method of over-sampling the minority (abnormal) class and under-sampling the majority (normal) class can achieve better classifier performance (in ROC space) than only under-sampling the majority class. This paper also shows that a combination of our method of over-sampling the minority class and under-sampling the majority class can achieve better classifier performance (in ROC space) than varying the loss ratios in Ripper or class priors in Naive Bayes. Our method of over-sampling the minority class involves creating synthetic minority class examples. Experiments are performed using C4.5, Ripper and a Naive Bayes classifier. The method is evaluated using the area under the Receiver Operating Characteristic curve (AUC) and the ROC convex hull strategy.
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根据研究人员在歧视和校准性能方面采用的标准评估实践,这项工作旨在了解阶级不平衡对胸部X射线分类器的性能的影响。首先,我们进行了一项文献研究,分析了普通科学实践并确认:(1)即使在处理高度不平衡的数据集时,社区也倾向于使用由大多数阶级主导的指标; (2)包括包括胸部X射线分类器的校准研究仍然罕见,尽管其在医疗保健的背景下的重要性。其次,我们对两个主要胸部X射线数据集进行了系统实验,探讨了不同类别比率下的几种性能指标的行为,并显示了广泛采用的指标可以隐藏少数阶级中的性能。最后,我们提出了通过两个替代度量,精密召回曲线和平衡的Brier得分,这更好地反映了系统在这种情况下的性能。我们的研究结果表明,胸部X射线分类器研究界采用的当前评估实践可能无法反映真实临床情景中计算机辅助诊断系统的性能,并建议改善这种情况的替代方案。
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质量控制和质量保证是直接金属激光熔化(DMLM)的挑战。在发生过度成本的情况下,在发生缺陷的部件后,间歇机器诊断和下游部分检查捕获问题。在本文中,我们展示了两种用于过程故障检测的方法和部分质量预测,可以在具有最小硬件修改的现有商业DMLM系统上易于部署。新颖的特征是从公共光电二极管传感器的时间序列和标准机器控制信号导出的。贝叶斯方法将测量值属于多个过程状态之一,最小二乘回归模型预测某些材料缺陷的严重程度。
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医疗行业的需求越来越多,具有自动化系统,用于检测和定位,否则是手动低效的。在牙科,它非常感兴趣地追踪下颌运河的途径。垂直牙龈神经(IAN)的颌骨运河位置的适当定位降低了在牙科植入术期间损坏其的风险。在时间和劳动中,手工检测运河路径不是有效的方式。在这里,我们提出了一种基于深度学习的框架来检测来自CBCT数据的下颌管。这是一个3级过程全自动端到端。在预处理阶段产生地面真理。我们不是使用常用的固定直径管状的地面真理,而是生成下颌运河的中心线,并在培训过程中使用它们作为地面真理。 3D U-Net架构用于模型培训。开发了一种有效的后处理阶段来纠正初始预测。测量精度,召回,F1分数和IOU分析体素级分割性能。然而,为了分析基于距离的测量,计算从地面真理到预测和预测地面真理的平均曲线距离(MCD)。进行广泛的实验以证明模型的有效性。
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卫星遥感提供了一种具有成本效益的概要洪水监测的解决方案,卫星衍生的洪水图为传统上使用的数值洪水淹没模型提供了一种计算有效的替代方法。尽管卫星碰巧涵盖正在进行的洪水事件时确实提供了及时的淹没信息,但它们受其时空分辨率的限制,因为它们在各种规模上动态监测洪水演变的能力。不断改善对新卫星数据源的访问以及大数据处理功能,就此问题的数据驱动解决方案而言,已经解锁了前所未有的可能性。具体而言,来自卫星的数据融合,例如哥白尼前哨,它们具有很高的空间和低时间分辨率,以及来自NASA SMAP和GPM任务的数据,它们的空间较低,但时间较高的时间分辨率可能会导致高分辨率的洪水淹没在A处的高分辨率洪水。每日规模。在这里,使用Sentinel-1合成孔径雷达和各种水文,地形和基于土地利用的预测因子衍生出的洪水淹没图对卷积神经网络进行了训练,以预测高分辨率的洪水泛滥概率图。使用Sentinel-1和Sentinel-2衍生的洪水面罩,评估了UNET和SEGNET模型架构的性能,分别具有95%的信心间隔。精确召回曲线(PR-AUC)曲线下的区域(AUC)被用作主要评估指标,这是由于二进制洪水映射问题中类固有的不平衡性质,最佳模型提供了PR-AUC 0.85。
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在全球范围内,有实质性的未满足需要有效地诊断各种疾病。不同疾病机制的复杂性和患者人群的潜在症状具有巨大挑战,以发展早期诊断工具和有效治疗。机器学习(ML),人工智能(AI)区域,使研究人员,医师和患者能够解决这些问题的一些问题。基于相关研究,本综述解释了如何使用机器学习(ML)和深度学习(DL)来帮助早期识别许多疾病。首先,使用来自Scopus和Science(WOS)数据库的数据来给予所述出版物的生物计量研究。对1216个出版物的生物计量研究进行了确定,以确定最多产的作者,国家,组织和最引用的文章。此次审查总结了基于机器学习的疾病诊断(MLBDD)的最新趋势和方法,考虑到以下因素:算法,疾病类型,数据类型,应用和评估指标。最后,该文件突出了关键结果,并向未来的未来趋势和机遇提供了解。
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