底面图像中的自动化视盘(OD)和光杯(OC)分割与有效测量垂直杯盘比率(VCDR)是一种在眼科中常用的生物标志物,以确定胶状神经神经病变的程度。通常,这是使用粗到1的深度学习算法来解决的,其中第一阶段近似于OD,第二阶段使用该区域的作物来预测OD/OC掩码。尽管这种方法广泛应用于文献中,但尚无研究来分析其对结果的真正贡献。在本文中,我们介绍了使用5个公共数据库的不同粗到精细设计的全面分析,包括从标准分割的角度以及估算青光眼评估的VCDR。我们的分析表明,这些算法不一定超过标准的多级单阶段模型,尤其是当这些算法是从足够大而多样化的训练集中学习的。此外,我们注意到粗糙阶段比精细的OD分割结果更好,并且在第二阶段提供OD监督对于确保准确的OC掩码至关重要。此外,在多数据集设置上训练的单阶段和两阶段模型都表现出对成对的结果,甚至比其他最先进的替代方案更好,同时排名第一的OD/OC分段。最后,我们评估了VCDR预测的模型与Airogs图像子集中的六个眼科医生相比,以在观察者间可变性的背景下理解它们。我们注意到,即使从单阶段和粗至细节模型中恢复的VCDR估计值也可以获得良好的青光眼检测结果,即使它们与专家的手动测量不高度相关。
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With the rapid development of artificial intelligence (AI) in medical image processing, deep learning in color fundus photography (CFP) analysis is also evolving. Although there are some open-source, labeled datasets of CFPs in the ophthalmology community, large-scale datasets for screening only have labels of disease categories, and datasets with annotations of fundus structures are usually small in size. In addition, labeling standards are not uniform across datasets, and there is no clear information on the acquisition device. Here we release a multi-annotation, multi-quality, and multi-device color fundus image dataset for glaucoma analysis on an original challenge -- Retinal Fundus Glaucoma Challenge 2nd Edition (REFUGE2). The REFUGE2 dataset contains 2000 color fundus images with annotations of glaucoma classification, optic disc/cup segmentation, as well as fovea localization. Meanwhile, the REFUGE2 challenge sets three sub-tasks of automatic glaucoma diagnosis and fundus structure analysis and provides an online evaluation framework. Based on the characteristics of multi-device and multi-quality data, some methods with strong generalizations are provided in the challenge to make the predictions more robust. This shows that REFUGE2 brings attention to the characteristics of real-world multi-domain data, bridging the gap between scientific research and clinical application.
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Color fundus photography and Optical Coherence Tomography (OCT) are the two most cost-effective tools for glaucoma screening. Both two modalities of images have prominent biomarkers to indicate glaucoma suspected. Clinically, it is often recommended to take both of the screenings for a more accurate and reliable diagnosis. However, although numerous algorithms are proposed based on fundus images or OCT volumes in computer-aided diagnosis, there are still few methods leveraging both of the modalities for the glaucoma assessment. Inspired by the success of Retinal Fundus Glaucoma Challenge (REFUGE) we held previously, we set up the Glaucoma grAding from Multi-Modality imAges (GAMMA) Challenge to encourage the development of fundus \& OCT-based glaucoma grading. The primary task of the challenge is to grade glaucoma from both the 2D fundus images and 3D OCT scanning volumes. As part of GAMMA, we have publicly released a glaucoma annotated dataset with both 2D fundus color photography and 3D OCT volumes, which is the first multi-modality dataset for glaucoma grading. In addition, an evaluation framework is also established to evaluate the performance of the submitted methods. During the challenge, 1272 results were submitted, and finally, top-10 teams were selected to the final stage. We analysis their results and summarize their methods in the paper. Since all these teams submitted their source code in the challenge, a detailed ablation study is also conducted to verify the effectiveness of the particular modules proposed. We find many of the proposed techniques are practical for the clinical diagnosis of glaucoma. As the first in-depth study of fundus \& OCT multi-modality glaucoma grading, we believe the GAMMA Challenge will be an essential starting point for future research.
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可激发的光电设备代表了在神经形态(脑启发)光子系统中实施人工尖峰神经元的关键构件之一。这项工作介绍并实验研究了用谐振隧穿二极管(RTD)构建的光电 - 光学(O/E/O)人工神经元,该神经元(RTD)耦合到光电探测器作为接收器和垂直腔表面发射激光器作为发射机。我们证明了一个明确定义的兴奋性阈值,在此上面,该神经元在该神经元中产生100 ns的光学尖峰反应,具有特征性的神经样耐受性。我们利用其粉丝功能来执行设备中的重合检测(逻辑和)以及独家逻辑或(XOR)任务。这些结果提供了基于RTD的Spiking光电神经元的确定性触发和任务的首次实验验证,并具有输入和输出光学(I/O)终端。此外,我们还从理论上研究了拟议系统的纳米光子实施的前景,并结合了纳米级RTD元素和纳米剂的整体设计。因此,在未来的神经形态光子硬件中,证明了基于RTD的综合兴奋节点对低足迹,高速光电尖峰神经元的潜力。
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卷积和复发性神经网络的结合是一个有希望的框架,它允许提取高质量时空特征以及其时间依赖性,这是时间序列预测问题(例如预测,分类或异常检测)的关键。在本文中,引入了TSFEDL库。它通过使用卷积和经常性的深神经网络来编译20种时间序列提取和预测的最先进方法,用于在多个数据挖掘任务中使用。该库是建立在AGPLV3许可下的一组TensorFlow+Keras和Pytorch模块上的。本提案中包含的架构的性能验证证实了此Python软件包的有用性。
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变异自动编码器(VAE)最近在归类和获取异质缺失数据方面非常成功。但是,在此特定应用程序域中,仅使用一层潜在变量和严格的高斯后近似值来限制现有的VAE方法。为了解决这些局限性,我们提出了HH-VAEM,这是一种用于混合型不完整数据的层次VAE模型,该模型使用Hamiltonian Monte Carlo和自动超参数调谐,以改善近似推断。我们的实验表明,HH-VAEM在缺少数据插补和有缺少功能的监督学习的任务中优于现有基线。最后,我们还提出了一种基于抽样的方法,用于在使用HH-VAEM获取缺失功能时有效地计算信息增益。我们的实验表明,基于抽样的方法优于基于高斯近似值的替代方法。
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预测Twitter等社交媒体用户的地理位置已经发现了几种在健康监测,紧急监测,内容个性化和社会研究中的应用。在这项工作中,我们通过设计和评估基于加权多层的文献的新方法对该领域的研究有助于与最先进的深度学习技术相结合。探索的方法从类似的底层结构(扩展提及和/或跟随网络)出发,而是使用不同的信息处理策略,例如,通过转换和归纳算法 - RGCNS和GraphSage的信息扩散,以及节点嵌入node2vec +。然后,这些图形与注意机制结合到将用户的文本视图结合到模型中。我们评估每个方法的性能,并将它们与基线模型进行比较,在公开的推特 - 美国数据集中;我们还根据拉丁美洲的大型Twitter捕获,提供新的数据集。最后,我们的工作讨论了在不同标签定义和指标的背景下的方法中的比较的局限性和有效性。
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在本文中,我们使用艺术技术的神经语言模型(NLMS)在科学文献中的应用来解决从开放词汇知识库(Openkbs)的推理任务。为此目的,使用常见的Sense KB作为源任务,使用常见的Sense KB训练基于自我关注的NLM。然后在目标KB上测试NLMS,用于开放的词汇推理任务,涉及与最普遍的慢性疾病相关的科学知识(也称为非传染性疾病,NCD)。我们的结果确定了NLM,其始终如一地执行,并且在知识推断中对源代码和目标任务的重要性。此外,在我们通过检查的分析中,我们讨论了模型学到的语义规律和推理能力,同时表现出对我们援助NCD研究的方法的潜在好处的第一洞察力。
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在这项工作中,我们介绍了一种光电尖峰,能够以超速率($ \ \左右100磅/光学尖峰)和低能耗($ <$ PJ /秒码)运行。所提出的系统结合了具有负差分电导的可激发谐振隧道二极管(RTD)元件,耦合到纳米级光源(形成主节点)或光电探测器(形成接收器节点)。我们在数值上学习互连的主接收器RTD节点系统的尖峰动态响应和信息传播功能。使用脉冲阈值和集成的关键功能,我们利用单个节点来对顺序脉冲模式进行分类,并对图像特征(边缘)识别执行卷积功能。我们还展示了光学互连的尖峰神经网络模型,用于处理超过10 Gbps的时空数据,具有高推理精度。最后,我们展示了利用峰值定时依赖性可塑性的片外监督的学习方法,使能RTD的光子尖峰神经网络。这些结果证明了RTD尖峰节点用于低占地面积,低能量,高速光电实现神经形态硬件的潜在和可行性。
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我们展示了一个新的开源软件,用于快速评估量子电路和绝热进化,这充分利用了硬件加速器。越来越多的Quantum Computing兴趣和Quantum硬件设备的最新发展的兴趣激励了新的高级计算工具的开发,其专注于性能和使用简单性。在这项工作中,我们介绍了一种新的Quantum仿真框架,使开发人员能够将硬件或平台实现的所有复杂方面委托给库,以便他们专注于手头的问题和量子算法。该软件采用Scratch设计,使用仿真性能,代码简单和用户友好的界面作为目标目标。它利用了硬件加速,例如多线CPU,单个GPU和多GPU设备。
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