捕捉片是由飞机发动机从发射颗粒产生的凝结径，这会扰乱地球的辐射预算。仿真建模用于解释关节尾部的形成和开发。这些模拟在计算密集型上，依赖于高性能计算解决方案，并且关节尾结构的定义不当。我们提出了一个视觉计算系统，以协助定义围栏及其特征，以及计算机生成的飞机发动机仿真参数的分析。我们系统的后端利用了一种缩小构造标准和聚类方法来检测概括的形状和进化，并确定相似的模拟运行。前端系统有助于分析跨多个模拟运行的节尾及其参数。与领域专家的评估表明，这种方法成功地帮助了关注数据调查。
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图形神经网络（GNNS）是一类强大的机器学习工具，可以模拟节点关系，用于制定节点或链接的预测。GNN开发人员依靠预测的定量度量来评估GNN，但类似于许多其他神经网络，他们很难了解GNN是否真正学习如预期的图形的特征。我们提出了一种对应于其节点嵌入（AKA潜像）的输入图的方法，稍后用于预测的GNN的公共组件。我们摘要数据和任务，并开发一个名为corgie的交互式多视图界面，以实例化抽象。作为Corgie的关键功能，我们提出了K-Hop图布局，以显示啤酒花和它们的聚类结构中的拓扑邻居。为了评估Corgie的功能和可用性，我们展示了如何在两种使用情况下使用Corgie，并使用五个GNN专家进行案例研究。
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在解决问题的过程中，通往解决方案的道路可以看作是一系列决策。人类或计算机做出的决定通过问题的高维表示空间来描述轨迹。通过降低维度，可以在较低维空间中可视化这些轨迹。此类嵌入式轨迹先前已应用于各种数据，但是分析几乎完全集中在单轨迹的自相似性上。相比之下，我们描述了在相同的嵌入空间中绘制许多轨迹（对于不同初始条件，终端状态和解决方案策略）而出现的模式。我们认为，可以通过解释这些模式来制定有关解决问题的任务和解决策略的一般性陈述。我们探索并描述了由人类和机器制定的各种应用领域中的决策产生的轨迹中的这种模式：逻辑难题（魔术片），策略游戏（国际象棋）和优化问题（神经网络培训）。 We also discuss the importance of suitably chosen representation spaces and similarity metrics for the embedding.
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通过深度学习（DL）优于不同任务的常规方法，已经努力利用DL在各个领域中使用。交通域中的研究人员和开发人员还为预测任务（例如交通速度估算和到达时间）设计和改进了DL模型。但是，由于DL模型的黑盒属性和流量数据的复杂性（即时空依赖性），在分析DL模型方面存在许多挑战。我们与域专家合作，我们设计了一个视觉分析系统Attnanalyzer，该系统使用户能够探索DL模型如何通过允许有效的时空依赖性分析来进行预测。该系统结合了动态时间扭曲（DTW）和Granger因果关系测试，用于计算时空依赖性分析，同时提供映射，表格，线图和像素视图，以帮助用户执行依赖性和模型行为分析。为了进行评估，我们提出了三个案例研究，表明Attnanalyzer如何有效地探索模型行为并改善两个不同的道路网络中的模型性能。我们还提供域专家反馈。
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基于深度学习的潜在表示已被广泛用于众多科学可视化应用，例如等法相似性分析，音量渲染，流场合成和数据减少，仅举几例。但是，现有的潜在表示主要以无监督的方式从原始数据生成，这使得很难合并域兴趣以控制潜在表示的大小和重建数据的质量。在本文中，我们提出了一种新颖的重要性驱动的潜在表示，以促进领域利益引导的科学数据可视化和分析。我们利用空间重要性图来代表各种科学利益，并将它们作为特征转化网络的输入来指导潜在的生成。我们通过与自动编码器一起训练的无损熵编码算法，进一步降低了潜在尺寸，从而提高了存储和存储效率。我们通过多个科学可视化应用程序的数据进行定性和定量评估我们方法产生的潜图的有效性和效率。
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机器学习（ML）生命周期涉及一系列迭代步骤，从有效的收集和准备数据，包括复杂的特征工程流程，对结果的演示和改进，各种步骤中的各种算法选择。特征工程尤其可以对ML非常有益，导致许多改进，例如提高预测结果，降低计算时间，减少过度噪音，并提高培训期间所采取的决策背后的透明度。尽管如此，虽然存在多个视觉分析工具来监控和控制ML生命周期的不同阶段（特别是与数据和算法相关的阶段），但功能工程支持仍然不足。在本文中，我们提出了FightEnvi，一种专门设计用于协助特征工程过程的视觉分析系统。我们建议的系统可帮助用户选择最重要的功能，将原始功能转换为强大的替代方案，并进行不同的特征生成组合。此外，数据空间切片允许用户探索本地和全局尺度上的功能的影响。 Feationenvi利用多种自动特征选择技术;此外，它目视指导用户有统计证据的关于每个特征的影响（或功能的子集）。最终结果是通过多种验证度量评估的重新设计的重新设计特征。用两种用例和案例研究证明了FeatureenVI的有用性和适用性。我们还向评估我们系统的有效性以及评估我们系统的有效性的观众报告反馈。
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在2015年和2019年之间，地平线的成员2020年资助的创新培训网络名为“Amva4newphysics”，研究了高能量物理问题的先进多变量分析方法和统计学习工具的定制和应用，并开发了完全新的。其中许多方法已成功地用于提高Cern大型Hadron撞机的地图集和CMS实验所执行的数据分析的敏感性;其他几个人，仍然在测试阶段，承诺进一步提高基本物理参数测量的精确度以及新现象的搜索范围。在本文中，在研究和开发的那些中，最相关的新工具以及对其性能的评估。
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这本数字本书包含在物理模拟的背景下与深度学习相关的一切实际和全面的一切。尽可能多，所有主题都带有Jupyter笔记本的形式的动手代码示例，以便快速入门。除了标准的受监督学习的数据中，我们将看看物理丢失约束，更紧密耦合的学习算法，具有可微分的模拟，以及加强学习和不确定性建模。我们生活在令人兴奋的时期：这些方法具有从根本上改变计算机模拟可以实现的巨大潜力。
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扩散张量成像（DTI）已被用于研究神经退行性疾病对神经途径的影响，这可能导致这些疾病的更可靠和早期诊断，以及更好地了解它们如何影响大脑。我们介绍了一种基于标记为DTI光纤数据和相应统计数据的智能视觉分析系统，用于研究患者组。系统的AI增强界面通过组织和整体分析空间引导用户，包括统计特征空间，物理空间和不同组的患者的空间。我们使用自定义机器学习管道来帮助缩小此大型分析空间，然后通过一系列链接可视化务实拨动它。我们使用来自Parkinson进展标记倡议的研究数据库的实际数据进行多种案例研究。
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培训和测试监督对象检测模型需要大量带有地面真相标签的图像。标签定义图像中的对象类及其位置，形状以及可能的其他信息，例如姿势。即使存在人力，标签过程也非常耗时。我们引入了一个新的标签工具，用于2D图像以及3D三角网格：3D标记工具（3DLT）。这是一个独立的，功能丰富和跨平台软件，不需要安装，并且可以在Windows，MacOS和基于Linux的发行版上运行。我们不再像当前工具那样在每个图像上分别标记相同的对象，而是使用深度信息从上述图像重建三角形网格，并仅在上述网格上标记一次对象。我们使用注册来简化3D标记，离群值检测来改进2D边界框的计算和表面重建，以将标记可能性扩展到大点云。我们的工具经过最先进的方法测试，并且在保持准确性和易用性的同时，它极大地超过了它们。
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本申请论文对拓扑数据分析（TDA）的适用性进行了全面的实验评估，以进行湍流的定量比较。具体而言，我们的研究记录了流动肠的最大值（已建立的涡度指标）的持续图，用于180个集合成员的拓扑表示，这是由五个数值求解器的参数空间的粗略采样而产生的。我们记录了域专家报告的五个主要假设，描述了他们对不同求解器配置产生的流量变异性的期望。我们贡献了三种评估方案，以通过两种比较度量评估上述假设的验证：（i）科学成像（L2规范）中使用的标准距离和（ii）持久图之间的已建立拓扑距离（L2-Wasserstein Metricric ）。在输入集合上进行的广泛实验表明，由于其涡旋的配置，拓扑距离（II）报告彼此相近的流量相似，预计将与域专家相似。总体而言，我们的研究报告的见解带来了TDA代表和比较湍流的适用性的实验证据，从而使流体动态社区对未来工作的使用量提供了信心。此外，我们的流数据和评估协议为TDA社区提供了一个由应用程序批准的基准测试，用于评估和设计进一步的拓扑距离。
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We review clustering as an analysis tool and the underlying concepts from an introductory perspective. What is clustering and how can clusterings be realised programmatically? How can data be represented and prepared for a clustering task? And how can clustering results be validated? Connectivity-based versus prototype-based approaches are reflected in the context of several popular methods: single-linkage, spectral embedding, k-means, and Gaussian mixtures are discussed as well as the density-based protocols (H)DBSCAN, Jarvis-Patrick, CommonNN, and density-peaks.
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在本文中，我们提出了DendroMap，这是一种新颖的方法，用于互动地探索用于机器学习的大规模图像数据集（ML）。 ML从业人员通常通过使用降低降低技术（例如T-SNE）生成图像的网格或将图像的高维表示分为2-D来探索图像数据集。但是，两种方法都没有有效地扩展到大型数据集，因为图像是无效组织的，并且相互作用不足。为了应对这些挑战，我们通过适应Treemaps（一种众所周知的可视化技术）来开发树突。树突图通过从图像的高维表示中提取层次群集结构来有效地组织图像。它使用户能够理解数据集的整体分布，并在多个抽象级别上进行交互放大到特定的兴趣领域。我们使用广泛使用的图像数据集进行深度学习的案例研究表明，用户可以通过检查图像的多样性，确定表现不佳的子组并分析分类错误，从而发现有关数据集和训练模型的见解。我们进行了一项用户研究，该研究通过将其与T-SNE的网状版本进行比较，评估了树突图在分组和搜索任务中的有效性，并发现参与者更喜欢DendroMap。 DendroMap可在https://div-lab.github.io/dendromap/上获得。
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A digital twin is defined as a virtual representation of a physical asset enabled through data and simulators for real-time prediction, optimization, monitoring, controlling, and improved decision-making. Unfortunately, the term remains vague and says little about its capability. Recently, the concept of capability level has been introduced to address this issue. Based on its capability, the concept states that a digital twin can be categorized on a scale from zero to five, referred to as standalone, descriptive, diagnostic, predictive, prescriptive, and autonomous, respectively. The current work introduces the concept in the context of the built environment. It demonstrates the concept by using a modern house as a use case. The house is equipped with an array of sensors that collect timeseries data regarding the internal state of the house. Together with physics-based and data-driven models, these data are used to develop digital twins at different capability levels demonstrated in virtual reality. The work, in addition to presenting a blueprint for developing digital twins, also provided future research directions to enhance the technology.
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装袋和升压是在机器学习（ml）中的两个流行的集合方法，产生许多单独的决策树。由于这些方法的固有组合特性，它们通常以预测性能更优于单决定树或其他ML模型。然而，为每个决策树生成许多决定路径，增加了模型的整体复杂性，并阻碍了其在需要值得信赖和可解释的决策的域中的域，例如金融，社会护理和保健。因此，随着决策的数量升高，袋装和升降算法（例如随机森林和自适应升压）的解释性降低。在本文中，我们提出了一种视觉分析工具，该工具旨在帮助用户通过彻底的视觉检查工作流程从这种ML模型中提取决策，包括选择一套鲁棒和不同的模型（源自不同的集合学习算法），选择重要的功能根据他们的全球贡献，决定哪些决定对于全球解释（或本地，具体案件）是必不可少的。结果是基于多个模型的协议和用户出口的探索手动决策的最终决定。最后，我们通过用例，使用场景和用户学习评估患者的适用性和有效性。
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船上自治技术，如规划和调度，识别科学目标和基于内容的数据摘要，将导致令人兴奋的新空间科学任务。然而，尚未研究具有此类船上自治能力的经营任务的挑战，这是足以在使命概念中考虑的细节水平。这些自主功能需要更改当前的操作流程，实践和工具。我们制定了一个案例研究，以评估使运营商和科学家通过促进地面人员和车载算法之间的共同模型来运营自主航天器所需的变化。我们评估使运营商和科学家能够向航天器传达所需的新的操作工具和工作流程，并能够重建和解释船上和航天器状态的决定。这些工具的模型用于用户学习，了解过程和工具在实现共享理解框架方面的有效性，以及在运营商和科学家有效实现特派团科学目标的能力。
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由于意识的提高，人体工程学的风险评估现在比过去更频繁地进行。基于对工作场所的专家辅助观察和手动填写评分表的常规风险评估评估仍然是主要的。数据分析通常是在关注关键时刻的重点，尽管不支持上下文信息和随时间变化。在本文中，我们介绍了ErgoExplorer，这是一种用于风险评估数据的交互式视觉分析的系统。与当前的实践相反，我们专注于跨越多个动作和多个工人的数据，同时保留所有上下文信息。数据自动从视频流中提取。基于经过仔细研究的分析任务，我们介绍了新的观点及其相应的交互。这些观点还结合了特定领域的分数表，以确保域专家轻松采用。所有视图都集成到ErgoExplorer中，该视图依赖于协调的多个视图来通过互动来促进分析。 ErgoExplorer使得首次可以在长期播放多个操作的长时间内检查各个身体部位的风险评估之间的复杂关系。新介绍的方法支持几个详细层面的分析和探索，从一般概述到如有必要的话，请直到检查视频流中的单个帧。我们说明了将其应用于几个数据集的新提出的方法的有用性。
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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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科学数据中的关系，例如单变量数据中特征的数值和空间分布关系，多元数据中的标量值组合的关系以及时间变化和整体数据中的体积的关联，是复杂且复杂的。本文介绍了一种新型的无监督表示学习模型Voxel2Vec，该模型用于在低维矢量空间中学习标量值/标量值组合的分布式表示。它的基本假设是，如果两个标量值/标量值组合具有相似的上下文，则它们通常在特征方面具有很高的相似性。通过将标量值/标量值组合表示为符号，voxel2vec在空间分布的背景下了解它们之间的相似性，然后允许我们通过传输预测来探索卷之间的整体关联。我们通过将其与单变量数据的等速度相似性图进行比较，并将学习的分布式表示形式与多变量数据分类以及用于时间变化和集合数据的关联分析来证明voxel2vec的有用性和有效性。
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我们提出了一个机器学习框架，该框架将图像超分辨率技术与级别测量方法中的被动标量传输融为一体。在这里，我们研究是否可以计算直接数据驱动的校正，以最大程度地减少界面的粗晶石演化中的数值粘度。拟议的系统的起点是半拉格朗日配方。并且，为了减少数值耗散，我们引入了一个易于识别的多层感知器。该神经网络的作用是改善数值估计的表面轨迹。为此，它在单个时间范围内处理局部级别集，速度和位置数据，以便在移动前部附近的选择顶点。因此，我们的主要贡献是一种新型的机器学习调音算法，该算法与选择性重新融为一体并与常规对流交替运行，以保持调整后的界面轨迹平滑。因此，我们的程序比基于全卷卷积的应用更有效，因为它仅在自由边界周围集中计算工作。同样，我们通过各种测试表明，我们的策略有效地抵消了数值扩散和质量损失。例如，在简单的对流问题中，我们的方法可以达到与基线方案相同的精度，分辨率是分辨率的两倍，但成本的一小部分。同样，我们的杂种技术可以产生可行的固化前端，以进行结晶过程。另一方面，切向剪切流和高度变形的模拟会导致偏置伪像和推理恶化。同样，严格的设计速度约束可以将我们的求解器的应用限制为涉及快速接口更改的问题。在后一种情况下，我们已经确定了几个机会来增强鲁棒性，而没有放弃我们的方法的基本概念。
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