Автоматическая идентификация и классификация нейронов в микропрепаратах нервной ткани имеет важное значение при изучении воздействия ионизирующего излучения на головной мозг. Оценка состояния клеток ЦНС специалистом вручную является трудоемким и субъективным процессом, в то время как алгоритмы машинного обучения показали потенциал в автоматизации этой задачи. В данной работе были использованы 81 фотоизображение препаратов гиппокампа мышей, на которых выделяли клетки без видимых повреждений, легко-измененные и дистрофические. Для каждой клетки вычислялись следующие параметры: Площадь, Округлость и Структурная сложность ядра. Данные параметры использовались для обучения классификатора RandomForestClassifier с использованием библиотеки scikit learn. Точность классификации составила 68%, при этом наиболее значимым признаком оказалась структурная сложность ядра. Предложенный классификатор может служить основой для автоматической системы анализа нейронов в микропрепаратах головного мозга.
Идентификаторы и классификаторы
В области машинного обучения, особенно глубокого обучения, произошёл значительный прогресс в идентификации, классификации и количественной оценке образцов микропрепаратов. Вычислительное моделирование для анализа медицинских изображений оказывает значительное влияние на клинические применения и научные исследования. За последние десятилетия возросла значимость медицинской визуализации, такой как компьютерная томография, магнитно-резонансная томография, позитронно-эмиссионная томография, маммография, ультразвук, рентгенография и другие. В клинических условиях интерпретация медицинских изображений обычно осуществляется специалистами, такими как рентгенологи и врачи. Однако из-за потенциальной усталости экспертов, исследователи и врачи начали использовать компьютерные технологии [7, 8, 9, 10].
Список литературы
1. Григорьев А. И., Красавин Е. А., Островский М. А. К вопросу о радиационном барьере при пилотируемых межпланетных полётах //Вестник Российской академии наук. - 2017. - Т. 87, №. 1. - С. 65-69. -. DOI: 10.7868/S0869587317010030 EDN: YIVYAR
2. Long-term deficits in behavior performances caused by low- and high-linear energy transfer radiation / R. Patel, H. Arakawa, T.Radivoyevitch [et al.] // Radiation Research. - 2017. - Vol. 188(6). - P. 672-680. -. DOI: 10.1667/RR14795.1 EDN: OYCLLD
3. Действие факторов космического полета на центральную нервную систему: Структурно-функциональные аспекты радиомодифицирующего влияния / В. В. Антипов, Б. И. Давыдов, И. Б. Ушаков, В. П. Федоров. - Ленинград: Издательство Наука, 1989. - 328 с. EDN: PIFQIJ
4. Komura D., Ishikawa S. Machine learning methods for histopathological image analysis // Computational and structural biotechnology journal. - 2018. - Vol. 16. - P. 34-42.
5. Коржевский, Д. Э. Молекулярная нейроморфология. Нейродегенерация и оценка реакции нервных клеток на повреждение / Д. Э. Коржевский, И. П. Григорьев, Е. А. Колос. - Санкт-Петербург: СпецЛит, 2015. - 110 с. EDN: VEDTTX
6. Machine learning methods for histopathological image analysis: A review /j. De Matos, S.T. Ataky, A.D. Britto [et al.] // Electronics. - 2021. - Vol. 10, No 5. - P. 562.
7. Роль информационных технологий в медицине / Н. С. Самакин, А. Е. Иванова, Е. Б. Матвеева, А. А. Бабаева // Лучшая студенческая статья 2017. - 2017. - С. 246-249. EDN: QHFPMT
8. Дороничева А. В., Савин С. З. Методы распознавания медицинских изображений для задач компьютерной автоматизированной диагностики //Современные проблемы науки и образования. - 2014. - №. 4. - С. 623-623. EDN: QWXUOT
9. Блинов Н. Н. Биомедицинские изображения в современной медицине // Медицинская техника. - 2010. - №. 5. - С. 5-9. EDN: NYCQEF
10. Лукашевич М. М., Старовойтов В. В. Методика подсчета числа ядер клеток на медицинских гистологических изображениях // Системный анализ и прикладная информатика. - 2016. - №. 2. - С. 37-42. EDN: WFQXHL
11. The Effects of Whole Body Gamma Irradiation on Mice, Age-Related Behavioral, and Pathophysiological Changes / I. A. Kolesnikova, M Lalkovičova, Yu S Severyukhin [et al.] // Cellular and Molecular Neurobiology. - 2023. - Vol. 43, No. 7. - P. 3723-3741. -. DOI: 10.1007/s10571-023-01381-1 EDN: BJJYEI
12. Оценка различных морфологических характеристик астроцитов в микроколонке коры головного мозга интактных мышей / А. О. Карпова, Н. Н. Проданец, О. С. Баскина [и др.] // Биосистемы: организация, поведение, управление: Тезисы докладов 73-й Всероссийской с международным участием школы-конференции молодых ученых, Нижний Новгород, 28-30 октября 2020 года. - Нижний Новгород: Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, 2020. - С. 93. EDN: AAPEVK
13. Multiscale structural complexity of natural patterns / A. A. Bagrov, I. A. Iakovlev, M. I. Katsnelson [et al.] // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2020. - Vol. 117, No. 48. - P. 30241-30251. DOI: 10.1073/pnas.2004976117 EDN: SALLDS
Выпуск
Другие статьи выпуска
В статье рассматриваются методы прогнозирования сложности учебных курсов на основе логистической регрессии с использованием оценок по обеспечивающим дисциплинам. Основной объект исследования - курс «Программирование на Python», для которого ключевыми обеспечивающими дисциплинами выбраны математика, информатика и английский язык. Целью исследования является разработка модели, позволяющей адаптировать учебные задания к индивидуальным потребностям студентов, повышая эффективность образовательного процесса. Для реализации модели использованы синтетические данные, что обусловлено ограничениями доступа к реальным образовательным данным. Применение методов машинного обучения, в частности логистической регрессии, позволяет получить не только классификацию курсов по сложности (легкий, средний, сложный), но и вероятностные оценки, отражающие степень уверенности модели в своих предсказаниях. Авторы рассматривают весовые коэффициенты признаков, что позволяет понять вклад каждой обеспечивающей дисциплины в прогнозирование сложности. Прогнозирование сложности курсов и заданий способствует более точному подбору учебных материалов, что улучшает качество образования и способствует развитию персонализированных образовательных траекторий. Таким образом, статья вносит вклад в развитие методов образовательной аналитики и подчеркивает необходимость перехода от прогнозирования успеваемости студентов к прогнозированию сложности курсов, что открывает новые перспективы для персонализации образовательного процесса и повышения его эффективности.
Обсуждается развитие новых видов интеллектуальной когнитивной робототехники с учетом возрастающих потребностей применения роботизированных социотехнических систем в промышленных / непромышленных сферах (особенно для применения в катастрофических ситуациях типа техногенных аварий или коронавирус) и развития квантовых сквозных ИТ. Промышленная революция «Индустрия 4.0» и третья квантовая революция «Квантовая программная инженерия» предопределили развитие нового направления - интеллектуальное когнитивное управление роботизированными социотехническими системами как основы проекта «Индустрия 5.0». Одной из основных проблем стала необходимость исследования взаимодействия человека-оператора с роботом и перераспределения зон ответственности между роботами в коллективе (толпе - swarm) роботов, человеком - оператором и роботом, а также выявления предельных возможностей допустимой работоспособности (Affordance / Kansei / Kawaii Engineering) роботов в различных проблемно-ориентированных областях. Проведен анализ развития моделей роботизированных социотехнических систем и построения образовательных процессов с нестандартной логикой подготовки ИТ-специалистов нового поколения в условиях стремительного разрыва между образовательными процессами и требованиями к базовым знаний в области квантовых сквозных ИТ. Представлена методология, разработанная в ЛИТ им. М. Г. Мещерякова ОИЯИ, по подготовки ИТ-специалистов нового поколения для управления физическими экспериментами, квантового интеллектуального управления физическими установками в мегасайнс проектах типа NICA, роботов - беспилотников радиационного контроля окружающей среды и др.
Работа посвящена решению задачи сегментации текстовых изображений, целью которой является выделение на изображении документа текстовых блоков, соответствующих колонкам, заголовкам, колонтитулам и т. д. Проводится обзор существующих методов сегментации изображений, в том числе предназначенных и для поиска и выделения на изображениях текстовых блоков. Анализируются как классические методы, так и методы, основанные на использовании искусственных нейронных сетей. Для решения поставленной задачи предлагается подход на основе свёрточных нейронных сетей и модели U-Net. Описывается метод автоматической генерации обучающих примеров для обучения нейронной сети. Рассматривается процессы настройки модели, её обучения и тестирования. Приводятся результаты численного исследования обученных моделей на реальных данных.
В работе проведен анализ текстов описаний товарных позиций ТН ВЭД для обуви, определены признаки, влияющие на классификацию. Предложена систематизация признаков, доступных для визуального распознавания и формализации из документации. Приведены возможности использования методов искусственного интеллекта для решения задач классификации, приведен опыт построения экспертной системы.
Семантическая сегментация - операция в компьютерном зрении, заключающаяся в классификации и попиксельной локализации объектов на цифровом изображении. Данная статья содержит в себе обзор существующих модификаций классической архитектуры сверточной нейронной сети, направленных на решение проблемы искажения информации с исходного изображения. Проведено сравнение эффективности рассмотренных моделей в условиях бинарной и множественной семантической сегментации. Статья может быть полезной для ML/DL-разработчиков, желающих изучить проблематику сегментации изображений в рамках своей предметной области.
В статье представлены способы применения фрактальной геометрии при исследовании речной системы Волги. Дан обзор алгоритмов вычисления фрактальной размерности и приведены примеры расчетов, а также описаны пути трактовки и применения полученных результатов.
Издательство
- Издательство
- ДУБНА
- Регион
- Россия, Дубна
- Почтовый адрес
- 141980 г.Дубна Московской обл., ул.Университетская, 19
- Юр. адрес
- 141980 г.Дубна Московской обл., ул.Университетская, 19
- ФИО
- Деникин Андрей Сергеевич (ИСПОЛНЯЮЩИЙ ОБЯЗАННОСТИ РЕКТОРА)
- E-mail адрес
- rector@uni-dubna.ru
- Контактный телефон
- +8 (496) 2166001