咳嗽音频信号分类是筛查呼吸道疾病（例如COVID-19）的潜在有用工具。由于从这种传染性疾病的患者那里收集数据是危险的，因此许多研究团队已转向众包来迅速收集咳嗽声数据，因为它是为了生成咳嗽数据集的工作。 Coughvid数据集邀请专家医生诊断有限数量上传的记录中存在的潜在疾病。但是，这种方法遭受了咳嗽的潜在标签，以及专家之间的显着分歧。在这项工作中，我们使用半监督的学习（SSL）方法来提高咳嗽数据集的标签一致性以及COVID-19的鲁棒性与健康的咳嗽声音分类。首先，我们利用现有的SSL专家知识聚合技术来克服数据集中的标签不一致和稀疏性。接下来，我们的SSL方法用于识别可用于训练或增加未来咳嗽分类模型的重新标记咳嗽音频样本的子样本。证明了重新标记的数据的一致性，因为它表现出高度的类可分离性，尽管原始数据集中存在专家标签不一致，但它比用户标记的数据高3倍。此外，在重新标记的数据中放大了用户标记的音频段的频谱差异，从而导致健康和COVID-19咳嗽之间的功率频谱密度显着不同，这既证明了新数据集的一致性及其与新数据的一致性及其与新数据的一致性的提高，其解释性与其与其解释性的一致性相同。声学的观点。最后，我们演示了如何使用重新标记的数据集来训练咳嗽分类器。这种SSL方法可用于结合几位专家的医学知识，以提高任何诊断分类任务的数据库一致性。
translated by 谷歌翻译
Covid-19大流行是人类的祸害，宣称全世界超过500万人的生活。虽然疫苗正在全世界分布，但表观需要实惠的筛选技术，以便为无法获得传统医学的世界服务。人工智能可以提供利用咳嗽声音作为主要筛选模式的解决方案。本文介绍了多种模型，这些模型在学术文献目前呈现的最大评估数据集上取得了相对尊敬的性能。此外，我们还显示性能随着培训数据规模而增加，表明世界各地的数据收集，以帮助使用非传统方式对抗Covid-19大流行。
translated by 谷歌翻译
Covid-19大流行为感染检测和监测解决方案产生了重大的兴趣和需求。在本文中，我们提出了一种机器学习方法，可以使用在消费者设备上进行的录音来快速分离Covid-19。该方法将信号处理方法与微调深层学习网络相结合，提供了信号去噪，咳嗽检测和分类的方法。我们还开发并部署了一个移动应用程序，使用症状检查器与语音，呼吸和咳嗽信号一起使用，以检测Covid-19感染。该应用程序对两个开放的数据集和最终用户在测试版测试期间收集的嘈杂数据显示了鲁棒性能。
translated by 谷歌翻译
Covid-19在全球范围内影响了223多个国家。迫切需要非侵入性，低成本和高度可扩展的解决方案来检测COVID-19，尤其是在PCR测试无普遍可用的低资源国家。我们的目的是开发一个深度学习模型，使用普通人群（语音录音和简短问卷）通过其个人设备自发提供的语音数据记录来识别Covid-19。这项工作的新颖性在于开发一个深度学习模型，以鉴定来自语音记录的199名患者。方法：我们使用了由893个音频样本组成的剑桥大学数据集，该数据集由4352名参与者的人群来源，这些参与者使用了COVID-19 Sounds应用程序。使用MEL光谱分析提取语音功能。根据语音数据，我们开发了深度学习分类模型，以检测阳性的Covid-19情况。这些模型包括长期术语记忆（LSTM）和卷积神经网络（CNN）。我们将它们的预测能力与基线分类模型进行了比较，即逻辑回归和支持向量机。结果：基于MEL频率CEPSTRAL系数（MFCC）功能的LSTM具有最高的精度（89％），其灵敏度和特异性分别为89％和89％，其结果通过提议的模型获得了显着改善，这表明该结果显着改善与艺术状态获得的结果相比，COVID-19诊断的预测准确性。结论：深度学习可以检测到199例患者的声音中的细微变化，并有令人鼓舞的结果。作为当前测试技术的补充，该模型可以使用简单的语音分析帮助卫生专业人员快速诊断和追踪Covid-19案例
translated by 谷歌翻译
我们提出了Parse，这是一种新颖的半监督结构，用于学习强大的脑电图表现以进行情感识别。为了减少大量未标记数据与标记数据有限的潜在分布不匹配，Parse使用成对表示对准。首先，我们的模型执行数据增强，然后标签猜测大量原始和增强的未标记数据。然后将其锐化的标签和标记数据的凸组合锐化。最后，进行表示对准和情感分类。为了严格测试我们的模型，我们将解析与我们实施并适应脑电图学习的几种最先进的半监督方法进行了比较。我们对四个基于公共EEG的情绪识别数据集，种子，种子IV，种子V和Amigos（价和唤醒）进行这些实验。该实验表明，我们提出的框架在种子，种子-IV和Amigos（Valence）中的标记样品有限的情况下，取得了总体最佳效果，同时接近种子V和Amigos中的总体最佳结果（达到第二好） （唤醒）。分析表明，我们的成对表示对齐方式通过减少未标记数据和标记数据之间的分布比对来大大提高性能，尤其是当每类仅1个样本被标记时。
translated by 谷歌翻译
爆发两年多后，Covid-19的大流行继续困扰世界各地的医疗系统，给稀缺资源带来压力，并夺走了人类的生命。从一开始，已经采用了各种基于AI的CoVID-19检测和监测工具，以试图通过及时诊断来阻止感染的潮流。特别是，已经建议计算机试听是一种非侵入性，成本效益和环保的替代方法，可通过声音通过声音来检测COVID-19的感染。但是，像所有AI方法一样，计算机试镜也很大程度上取决于可用数据的数量和质量，并且由于此类数据的敏感性，大规模的COVID-19声音数据集很难获取 - 除其他原因外。为此，我们介绍了COVYT数据集 - 一种新颖的Covid-19数据集，该数据集是从包含来自65位演讲者的8个小时以上语音的公共资源中收集的。与其他现有的COVID-19声音数据集相比，COVYT数据集的独特功能是，它包括所有65位扬声器的covid-19正和负样本。我们使用可解释的音频描述来分析Covid-19的声学表现，并使用可解释的音频描述，并研究几种分类场景，并调查一些分类场景，以将基于公平的言语的COVID进行适当的分配策略-19检测。
translated by 谷歌翻译
呼吸声分类中的问题已在去年的临床科学家和医学研究员团体中获得了良好的关注，以诊断Covid-19疾病。迄今为止，各种模型的人工智能（AI）进入了现实世界，从人类生成的声音等人生成的声音中检测了Covid-19疾病，例如语音/言语，咳嗽和呼吸。实现卷积神经网络（CNN）模型，用于解决基于人工智能（AI）的机器上的许多真实世界问题。在这种情况下，建议并实施一个维度（1D）CNN，以诊断Covid-19的呼吸系统疾病，例如语音，咳嗽和呼吸。应用基于增强的机制来改善Covid-19声音数据集的预处理性能，并使用1D卷积网络自动化Covid-19疾病诊断。此外，使用DDAE（数据去噪自动编码器）技术来产生诸如输入功能的深声特征，而不是采用MFCC（MEL频率跳跃系数）的标准输入，并且它更好地执行比以前的型号的准确性和性能。
translated by 谷歌翻译
目的：确定逼真，但是电磁图的计算上有效模型可用于预先列车，具有广泛的形态和特定于给定条件的形态和异常 - T波段（TWA）由于创伤后应激障碍，或重点 - 在稀有人的小型数据库上显着提高了性能。方法：使用先前经过验证的人工ECG模型，我们生成了180,000人的人工ECG，有或没有重要的TWA，具有不同的心率，呼吸率，TWA幅度和ECG形态。在70,000名患者中培训的DNN进行分类为25种不同的节奏，将输出层修改为二进制类（TWA或NO-TWA，或等效，PTSD或NO-PTSD），并对人工ECG进行转移学习。在最终转移学习步骤中，DNN在ECG的培训和交叉验证，从12个PTE和24个控件，用于使用三个数据库的所有组合。主要结果：通过进行转移学习步骤，使用预先培训的心律失常DNN，人工数据和真实的PTSD相关的心电图数据，发现了最佳性能的方法（AUROC = 0.77，精度= 0.72，F1-SCATE = 0.64） 。从训练中删除人工数据导致性能的最大下降。从培训中取出心律失常数据提供了适度但重要的，表现下降。最终模型在人工数据上显示出在性能下没有显着下降，表明没有过度拟合。意义：在医疗保健中，通常只有一小部分高质量数据和标签，或更大的数据库，质量较低（和较差的相关）标签。这里呈现的范式，涉及基于模型的性能提升，通过在大型现实人工数据库和部分相关的真实数据库上传输学习来提供解决方案。
translated by 谷歌翻译
2019年12月，一个名为Covid-19的新型病毒导致了迄今为止的巨大因果关系。与新的冠状病毒的战斗在西班牙语流感后令人振奋和恐怖。虽然前线医生和医学研究人员在控制高度典型病毒的传播方面取得了重大进展，但技术也证明了在战斗中的重要性。此外，许多医疗应用中已采用人工智能，以诊断许多疾病，甚至陷入困境的经验丰富的医生。因此，本调查纸探讨了提议的方法，可以提前援助医生和研究人员，廉价的疾病诊断方法。大多数发展中国家难以使用传统方式进行测试，但机器和深度学习可以采用显着的方式。另一方面，对不同类型的医学图像的访问已经激励了研究人员。结果，提出了一种庞大的技术数量。本文首先详细调了人工智能域中传统方法的背景知识。在此之后，我们会收集常用的数据集及其用例日期。此外，我们还显示了采用深入学习的机器学习的研究人员的百分比。因此，我们对这种情况进行了彻底的分析。最后，在研究挑战中，我们详细阐述了Covid-19研究中面临的问题，我们解决了我们的理解，以建立一个明亮健康的环境。
translated by 谷歌翻译
如今，人工智能（AI）已成为临床和远程医疗保健应用程序的基本组成部分，但是最佳性能的AI系统通常太复杂了，无法自我解释。可解释的AI（XAI）技术被定义为揭示系统的预测和决策背后的推理，并且在处理敏感和个人健康数据时，它们变得更加至关重要。值得注意的是，XAI并未在不同的研究领域和数据类型中引起相同的关注，尤其是在医疗保健领域。特别是，许多临床和远程健康应用程序分别基于表格和时间序列数据，而XAI并未在这些数据类型上进行分析，而计算机视觉和自然语言处理（NLP）是参考应用程序。为了提供最适合医疗领域表格和时间序列数据的XAI方法的概述，本文提供了过去5年中文献的审查，说明了生成的解释的类型以及为评估其相关性所提供的努力和质量。具体而言，我们确定临床验证，一致性评估，客观和标准化质量评估以及以人为本的质量评估作为确保最终用户有效解释的关键特征。最后，我们强调了该领域的主要研究挑战以及现有XAI方法的局限性。
translated by 谷歌翻译
这项研究的目的是开发一个强大的基于深度学习的框架，以区分Covid-19，社区获得的肺炎（CAP）和基于使用各种方案和放射剂量在不同成像中心获得的胸部CT扫描的正常病例和正常情况。我们表明，虽然我们的建议模型是在使用特定扫描协议仅从一个成像中心获取的相对较小的数据集上训练的，但该模型在使用不同技术参数的多个扫描仪获得的异质测试集上表现良好。我们还表明，可以通过无监督的方法来更新模型，以应对火车和测试集之间的数据移动，并在从其他中心接收新的外部数据集时增强模型的鲁棒性。我们采用了合奏体系结构来汇总该模型的多个版本的预测。为了初始培训和开发目的，使用了171 Covid-19、60 CAP和76个正常情况的内部数据集，其中包含使用恒定的标准辐射剂量扫描方案从一个成像中心获得的体积CT扫描。为了评估模型，我们回顾了四个不同的测试集，以研究数据特征对模型性能的转移的影响。在测试用例中，有与火车组相似的CT扫描，以及嘈杂的低剂量和超低剂量CT扫描。此外，从患有心血管疾病或手术病史的患者中获得了一些测试CT扫描。这项研究中使用的整个测试数据集包含51 covid-19、28 CAP和51例正常情况。实验结果表明，我们提出的框架在所有测试集上的表现良好，达到96.15％的总准确度（95％CI：[91.25-98.74]），COVID-119，COVID-96.08％（95％CI：[86.54-99.5]，95％），[86.54-99.5]，），，），敏感性。帽敏感性为92.86％（95％CI：[76.50-99.19]）。
translated by 谷歌翻译
数据驱动的生成机器学习模型最近被出现为最有希望的新材料发现方法之一。虽然发电机型号可以产生数百万候选者，但训练快速准确的机器学习模型至关重要，以滤除具有所需特性的稳定，可合成的材料。然而，通过缺乏不稳定或不合益的样本严重阻碍了构建监督回归或分类筛查模型的努力，这通常不会收集和沉积在诸如ICSD和材料项目（MP）的材料数据库中。与此同时，这些数据库中有很多未标记的数据。在这里，我们提出了一个半监控的深度神经网络（TSDNN）模型，用于高性能形成能量和合成性预测，通过其独特的教师 - 学生双网络架构实现，并有效利用大量未标记数据。对于基于能量基于能量的稳定性筛选，与基线CGCNN回归模型相比，我们的半监控分类器实现了绝对的10.3 \％的准确性改进。对于合成性预测，我们的模型显着增加了基准PU学习从87.9 \％到97.9 \％的真正阳性率使用1/49型号参数。为了进一步证明我们模型的有效性，我们将我们的TSDNN-Energy和Tsdnn-InsteSizability模型与我们的Cubicgan发生器组合起来，以发现新型稳定的立方体结构。我们的模型中的1000个推荐的候选样品，其中512个具有由我们的DFT形成能量计算验证的负面形成能量。我们的实验结果表明，我们的半监督深度神经网络可以在大型生成材料设计中显着提高筛选准确性。
translated by 谷歌翻译
COVID-19导致与不同的SARS-COV-2变体相关的多种感染波。研究报告了这些变体对患者呼吸健康的影响不同。我们探索从COVID-19受试者收集的声学信号是否显示出可区分的声学模式，这表明有可能预测潜在的病毒变体。我们分析了从三个主题库中收集的COSWARA数据集，即i）健康，ii）在三角洲变体占主导地位期间记录的covid-199受试者，以及III）来自Omicron Expear中记录的COVID-19的数据。我们的发现表明，咳嗽，呼吸和语音等多种声音类别表明，在将COVID-19与Omicron和Delta变体进行比较时，声音特征差异很大。在曲线下，分类区域大大超过了被Omicron感染的受试者与三角洲感染者的机会。使用来自多个声音类别的得分融合，我们在95％的特异性下获得了89％和52.4％的敏感性的区域。此外，使用分层三类方法将声学数据分类为健康和共同-19阳性，并将进一步的COVID受试者分为三角洲和Omicron变体，从而提供了高水平的3类分类精度。这些结果提出了设计基于声音的COVID-19诊断方法的新方法。
translated by 谷歌翻译
在许多临床情况下，迫切需要具有自动呼吸声分析能力的可靠，遥远，连续的实时呼吸声监测仪，例如在监测2019年冠状病毒疾病的疾病进展中，以用手持式听觉仪替换常规的听诊。但是，在实际应用中尚未验证强大的计算机呼吸道声音分析算法。 In this study, we developed a lung sound database (HF_Lung_V1) comprising 9,765 audio files of lung sounds (duration of 15 s each), 34,095 inhalation labels, 18,349 exhalation labels, 13,883 continuous adventitious sound (CAS) labels (comprising 8,457 wheeze labels, 686个Stridor标签和4,740个Rhonchi标签）和15,606个不连续的不定声标签（所有crack带）。我们进行了长期短期记忆（LSTM），门控复发单元（GRU），双向LSTM（BILSTM），双向GRU（BIGRU），卷积神经网络（CNN）-LSTM，CNN-GRU，CNN-BILSTM，CNN-BILSTM，CNN-BILSTM，CNN-BILSTM，CNN-GRU，我们进行了基准测试。和CNN-BIGRU模型用于呼气阶段检测和不定声检测。我们还对基于LSTM的模型，单向模型和双向模型以及带有CNN和CNN的模型之间进行了性能比较。结果表明，这些模型在肺部声音分析中表现出足够的性能。在大多数定义任务中，基于GRU的模型在接收器操作特征曲线下的F1分数和区域上优于基于LSTM的模型。此外，所有双向模型的表现都优于其单向对应物。最后，添加CNN提高了肺部声音分析的准确性，尤其是在CAS检测任务中。
translated by 谷歌翻译
高质量数据对于现代机器学习是必需的。但是，由于人类的嘈杂和模棱两可的注释，难以获取此类数据。确定图像标签的这种注释的聚合导致数据质量较低。我们提出了一个以数据为中心的图像分类基准，该基准具有9个现实世界数据集和每个图像的多次注释，以调查和量化此类数据质量问题的影响。我们通过询问如何提高数据质量来关注以数据为中心的观点。在数千个实验中，我们表明多个注释可以更好地近似实际的基础类别分布。我们确定硬标签无法捕获数据的歧义，这可能会导致过度自信模型的常见问题。根据呈现的数据集，基准基准和分析，我们为未来创造了多个研究机会。
translated by 谷歌翻译
我们提出了一个基于深度学习的自动咳嗽分类器，可以区分结核病（TB）与Covid-19咳嗽和健康咳嗽。 TB和Covid-19都是呼吸道疾病，具有传染性，咳嗽是一种主要的症状，每年夺走了数千人的生命。在室内和室外设置都收集了咳嗽的录音，并使用来自全球各地受试者的智能手机上传，因此包含各种噪声。该咳嗽数据包括1.68小时的结核病咳嗽，18.54分钟的咳嗽，咳嗽和1.69小时的健康咳嗽，47例TB患者，229例Covid-19患者和1498例健康患者，并用于培训和评估CNN，LSTM和Resnet505050 。这三个深度体系结构在2.14小时的打喷嚏，2.91小时的语音和2.79小时的噪音中也进行了预训练，以提高性能。通过使用SMOTE数据平衡技术并使用诸如F1得分和AUC之类的性能指标来解决我们数据集中的类不平衡。我们的研究表明，从预先训练的RESNET50中获得了最高的0.9259和0.8631的F1分数，两级（TB与CoVID-19）和三级（TB VS VS COVID-19与健康）的咳嗽分类，咳嗽分类，，咳嗽分类任务，三级（TB vs vs covid-19）分别。深度转移学习的应用改善了分类器的性能，并使它们更加坚固，因为它们在交叉验证折叠上更好地概括了。他们的表现超过了世界卫生组织（WHO）设定的结核病分类测试要求。产生最佳性能的功能包含MFCC的高阶，这表明人耳朵无法感知结核病和COVID-19之间的差异。这种类型的咳嗽音频分类是非接触，具有成本效益的，并且可以轻松地部署在智能手机上，因此它可以成为TB和COVID-19筛查的绝佳工具。
translated by 谷歌翻译
尽管半监督学习（SSL）的最新研究已经在单标签分类问题上取得了强劲的表现，但同样重要但毫无疑问的问题是如何利用多标签分类任务中未标记数据的优势。为了将SSL的成功扩展到多标签分类，我们首先使用说明性示例进行分析，以获得有关多标签分类中存在的额外挑战的一些直觉。基于分析，我们提出了一个基于百分比的阈值调整方案的百分位摩擦，以动态地改变训练期间每个类别的正和负伪标签的得分阈值，以及动态的未标记失误权重，从而进一步降低了从早期未标记的预测。与最近的SSL方法相比，在不丧失简单性的情况下，我们在Pascal VOC2007和MS-Coco数据集上实现了强劲的性能。
translated by 谷歌翻译
智能手表或健身追踪器由于负担得起和纵向监测功能而获得了潜在的健康跟踪设备的广泛欢迎。为了进一步扩大其健康跟踪能力，近年来，研究人员开始研究在实时利用光摄影学（PPG）数据中进行心房颤动（AF）检测的可能性，这是一种几乎所有智能手表中广泛使用的廉价传感器。从PPG信号检测AF检测的重大挑战来自智能手表PPG信号中的固有噪声。在本文中，我们提出了一种基于深度学习的新方法，即利用贝叶斯深度学习的力量来准确地从嘈杂的PPG信号中推断出AF风险，同时提供了预测的不确定性估计。在两个公开可用数据集上进行的广泛实验表明，我们提出的方法贝尼斯甲的表现优于现有的最新方法。此外，贝内斯比特（Bayesbeat）的参数比最先进的基线方法要少40-200倍，使其适合在资源约束可穿戴设备中部署。
translated by 谷歌翻译
尽管有无数的同伴审查的论文，证明了新颖的人工智能（AI）基于大流行期间的Covid-19挑战的解决方案，但很少有临床影响。人工智能在Covid-19大流行期间的影响因缺乏模型透明度而受到极大的限制。这种系统审查考察了在大流行期间使用可解释的人工智能（Xai）以及如何使用它可以克服现实世界成功的障碍。我们发现，Xai的成功使用可以提高模型性能，灌输信任在最终用户，并提供影响用户决策所需的值。我们将读者介绍给常见的XAI技术，其实用程序以及其应用程序的具体例子。 XAI结果的评估还讨论了最大化AI的临床决策支持系统的价值的重要步骤。我们说明了Xai的古典，现代和潜在的未来趋势，以阐明新颖的XAI技术的演变。最后，我们在最近出版物支持的实验设计过程中提供了建议的清单。潜在解决方案的具体示例也解决了AI解决方案期间的共同挑战。我们希望本次审查可以作为提高未来基于AI的解决方案的临床影响的指导。
translated by 谷歌翻译
我们寻求基于8,380临床验证样品的咳嗽声，评估Covid-19的快速初级筛查工具的检测性能，从8,380临床验证的样品进行实验室分子测试（2,339 Covid-19阳性和6,041个Covid-19负面）。根据患者的定量RT-PCR（QRT-PCR）分析，循环阈值和淋巴细胞计数，根据结果和严重程度临床标记样品。我们所提出的通用方法是一种基于经验模式分解（EMD）的算法，其随后基于音频特征的张量和具有称为Deplecough的卷积层的深层人工神经网络分类器的分类。基于张量尺寸的数量，即DepeCough2D和DeepCOUGH3D，两种不同版本的深度。这些方法已部署在多平台概念验证Web应用程序CoughDetect中以匿名管理此测试。 Covid-19识别结果率达到了98.800.83％，敏感性为96.431.85％的有前途的AUC（面积），特异性为96.201.74％，81.08％5.05％AUC，用于识别三个严重程度。我们提出的Web工具和支持稳健，快速，需要Covid-19的需求识别的基础算法有助于快速检测感染。我们认为，它有可能大大妨碍世界各地的Covid-19大流行。
translated by 谷歌翻译