Эволюция сетевой структуры и механизмов, способствующих устойчивости производства продуктов питания в засушливых регионах: подход на основе машинного обучения.

Высокая скорость разработки электромобилей (ЭМ) вызвала проблемы пиковых нагрузок, конфиденциальности данных, масштабируемости и безопасного управления энергией в сетях умной электрической мобильности. Традиционные централизованные системы управления зарядкой ЭМ имеют недостатки, такие как утечка конфиденциальной информации, единая точка отказа, отсутствие гибкости в реальном времени и недостаток доверия к транзакциям. В данной статье предлагается структура управления энергией на основе ИИ с защитой конфиденциальности - Edge-Trust-Adaptive Learning Framework (PETAL-Grid), основанная на федеративной архитектуре блокчейна, которая поддерживает адаптивное и защищенное от утечек управление энергией. Ключевая цель данного исследования заключается в достижении масштабируемого, безопасного и оперативного управления зарядкой ЭМ через интеграцию федеративного искусственного интеллекта, интеллектуального прогнозирования спроса на краевых уровнях и управления доверием на основе блокчейна. Предложенная структура позволяет совместное обучение спроса без необходимости обмена сырыми данными, адаптивную зарядку в реальном времени на основе краевой интеллектуальной информации и прозрачные и защищённые от подделки энергетические транзакции на основе умных контрактов. Рабочий процесс PETAL-Grid включает сбор локальных данных, прогнозирование спроса на краевых уровнях, агрегацию федеративных моделей, адаптивное управление нагрузкой и валидацию транзакций на основе блокчейна. Результаты моделирования показывают, что PETAL-Grid может достигать 18% снижения пиковых нагрузок, 17% эффективности использования энергии и 98-99% безопасности транзакций, что лучше, чем в централизованных и базовых моделях. Результаты подтверждают, что PETAL-Grid является масштабируемым, надежным и безопасным решением для устойчивых сетей умной электрической мобильности.

Цель данного исследования заключалась в разработке и внешней валидации модели прогнозирования риска острого повреждения почек (ОПП) на 48 часов в реальном времени для критически больных пациентов с использованием модели глубокого обучения двойного канала (DC-AKI). Модель была разработана на основе электронных медицинских записей 28,099 пациентов в медицинском центре Beth Israel Deaconess и внешне валидирована на двух независимых когорт, состоящих из 3,108 пациентов из базы данных eICU и 2,808 пациентов из больницы народного госпиталя провинции Чжэцзян. Тридцать одна изменяющаяся во времени характеристика обновлялась каждые 6 часов. Архитектура модели DC-AKI интегрировала сети BiGRU, свёрточные слои и механизмы внимания для захвата мультишкалярных временных зависимостей. Модель достигла значений площади под кривой операционных характеристик (AUC) 0,720 (95% ДИ, 0,714-0,728) при внутренней валидации и 0,577 (95% ДИ, 0,570-0,583) и 0,798 (95% ДИ, 0,795-0,799) в двух внешних когорт. Анализ интерпретируемости SHAP выявил ключевые клинические предикторы и индивидуальные траектории риска. В заключение, DC-AKI продемонстрировала хорошую предсказательную способность в развивающей когортной популяции и на одном сайте внешней валидации, хотя производительность существенно варьировала в зависимости от учреждений. Необходимо дальнейшая валидация и локальная калибровка для поддержки её клинического применения.

Дисфункция пероксисом приводит к широкому спектру многосистемных заболеваний, однако механистическое понимание и терапевтические опции остаются ограниченными, что создает серьезные трудности для клинического управления. Стратегии вычислительного моделирования на основе сетей поддерживают генерирование гипотез, открытие биомаркеров и перераспределение лекарств, но их использование ограничено неполным охватом человеческого интерактома — особенно нехваткой достоверных данных о взаимодействиях белков (PPI) для пероксисомальных белков. Мы представляем первую всестороннюю карту пероксисомального интерактома, сгенерированную с использованием автоматизированной стратегии биолюминесцентного резонансного энергообмена, направляемой информатикой. Мы проанализировали PPI для 92 пероксисомальных белков и шести изоформ, подтвердив 68% известных взаимодействий и идентифицировав 333 новые. Интеграция с кураторскими PPI привела к расширенному пероксисомальному интерактому, обогащенному мишенями для лекарств и белками, связанными с заболеваниями. Подсеть, связанная с заболеваниями, позволила приоритизировать кандидатов для перераспределения лекарств. Производные от трансприптомных данных тканеспецифические варианты расширенного пероксисомального интерактома раскрыли различные функциональные подсистемы в девяти тканях. Анализ генетической онтологии 1,272 непероксисомальных интеракторов предположил пути, способствующие тканевой уязвимости. Наш подход предоставляет системный уровень для механистической информации о пероксисомальных заболеваниях, определения мишеней для лечения и применения к другим органеллам.

Болезнь Альцгеймера (БА) — это дегенеративное неврологическое заболевание, характеризующееся потерей памяти, ухудшением когнитивных функций и уменьшением объема мозговой ткани. Обнаружить его на ранней стадии сложно из-за вариаций в прогрессировании заболевания и ограниченных возможностей методов нейровизуализации с единственной модальностью. Диагностика болезни Альцгеймера на основе магнитно-резонансной томографии (МРТ) предоставляет дополнительные структурные и функциональные данные, однако существующие методы глубокого обучения часто сталкиваются с проблемами несбалансированности данных, высокой вычислительной сложности и ограниченной обобщаемостью. Для устранения этих пробелов разработана структура извлечения признаков из МРТ на основе EfficientNet для классификации стадий болезни Альцгеймера. EfficientNet, оснащенный комбинированным масштабированием, слоями с разделением по глубине и компонентами сжатием и возбуждением, позволяет точно охарактеризовать корковые структуры и вариации во всем мозге, сохраняя при этом вычислительную эффективность. Извлеченные признаки классифицируются с помощью сети свёрточной многомасштабной внимательной сети на основе сжатия (C-MSACCN), которая объединяет механизмы внимания и стратегии сжатия для повышения точности и снижения сложности модели. Более того, улучшенный оптимизатор соседей клеток (ICNO) тонко настраивает гиперпараметры, находя баланс между исследованием и эксплуатацией для оптимального сходимости и устойчивости. С точностью 99,9%, точностью, полнотой и F1-мерой на наборах данных модель превосходит предыдущие работы. Валидация подтверждает согласованность, а методы визуализации выделяют области, связанные с заболеванием, для предоставления клинической информации.

Достижение ненавязчивого высокочастотного мониторинга ишемического инсульта (ИИ) остается важной клинической задачей для своевременного вмешательства и точной вторичной профилактики. Установление точных корреляций между системными микроскопическими молекулярными отпечатками пациентов и локализованными макроскопическими патологическими событиями в органах является необходимым для преодоления ограничений одномодального выявления и повышения эффективности клинической оценки риска. Однако, учитывая сложность гетерогенных данных, эффективная интеграция кросс-мерных данных «молекулярной визуализации» остается критическим узким местом на пути к достижению этой цели. В данном исследовании мы представляем метод, подтверждающий возможность различия между пациентами с подтвержденным ИИ и здоровыми контрольными группами (ЗК), который использует методы машинного обучения (МЛ) в сочетании с поверхностно-усиленной рамановской спектроскопией (SERS) мочи (одномерные данные) и ультразвуковым изображением ствола сонной артерии (CBI) (двухмерные данные). В экспериментальной когорте из 101 участника данный подход проанализировал 10 100 спектров SERS и 481 изображение CBI, достигнув 92% точности классификации и площади под кривой (AUC) 0,95. Более того, с помощью комбинации спектров SERS и технологии жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии данное исследование предварительно исследовало различия в мочевых биомаркерах между группами ЗК/ИИ. Предложенная в этом исследовании стратегия многомерного слияния данных эффективно преодолевает информационный разрыв между традиционным молекулярным выявлением и клиническими фенотипами, систематически соотнеся микрофлюидные биомаркеры с макроорганными изображениями. Этот подход предоставляет ранее не исследованный, ненавязчивый и высокоточный инструмент для стратификации риска и клинического принятия решений при классификации групп ЗК/ИИ.

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) играют важную роль в различных гражданских и коммерческих приложениях, что требует точной классификации их радиочастотных (РЧ) сигналов. Современные подходы на основе глубокого обучения сталкиваются с высокой вычислительной сложностью, чувствительностью к шуму и ограниченной точностью. В данной статье предлагается новая структура классификации сигналов БПЛА, которая сочетает в себе вейвлетное извлечение признаков с иерархической архитектурой U-Net, дополненной механизмами внимания с раздельным временем (STCA) и остаточной связанностью. Модель WUSTCA эффективно классифицирует сигналы БПЛА и их контроллеров, достигая средней точности классификации 96,6% для БПЛА и 95,83% для контроллеров БПЛА на наборе данных CardRF. Решая такие проблемы, как помехи шума и разнообразие сигналов, данная работа предоставляет надежное и эффективное решение для классификации сигналов БПЛА, открывая путь для приложений в реальном времени в сложных условиях.