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Uncertain but Useful: Leveraging CNN Variability into Data Augmentation

Created by
  • Haebom

作者

In es Gonzalez-Pepe, Vinuyan Sivakolunthu, Yohan Chatelain, Tristan Glatard

概要

本稿では、深層学習(DL)ベースの脳イメージングパイプラインであるFastSurferのトレーニング中に発生する数値的不安定性を調査します。浮動小数点摂動と乱数シードを用いた制御摂動によってFastSurferの訓練過程の変動性を分析し,既存の神経画像パイプラインと比較してDLが不安定性に対してより脆弱であることを示した。しかし、摂動によって生成されたアンサンブルは、摂動のない基準モデルと同様の性能を示し、これらの変動性を活用して脳年齢回帰分析などの後続のアプリケーションに活用できることを証明します。結論として、トレーニング時間のボラティリティは再現性の問題であるだけでなく、堅牢性を向上させ、新しいアプリケーションを可能にするリソースとしても利用できることを示唆しています。

Takeaways、Limitations

Takeaways:
深層学習ベースの脳画像解析パイプラインの訓練過程で発生する数値的不安定性を調べ、その原因と影響を分析しました。
トレーニングプロセスのボラティリティを活用してアンサンブルモデルを作成し、これによりパフォーマンスの向上と新しいアプリケーション開発の可能性を示しました。
訓練プロセスのボラティリティをデータ増強戦略として利用できることを示す事例研究を提示した。
Limitations:
FastSurfer 1つのパイプラインの分析では、他のDLベースの脳イメージング分析パイプラインの一般化の可能性は限られています。
脳年齢回帰分析 1つのアプリケーションの結果のみが提示され、他のアプリケーションへの適用性はさらなる研究を必要とします。
分析に使用される摂動の種類と強度は限られているため、他の種類の摂動に関するさらなる研究が必要です。
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