Automated Detection of Alzheimer’s via Hybrid Classical Quantum Neural Networks
Notice bibliographique
Résumé
Deep Neural Networks have offered numerous innovative solutions to brain-related diseases including Alzheimer’s. However, there are still a few standpoints in terms of diagnosis and planning that can be transformed via quantum Machine Learning (QML). In this study, we present a hybrid classical–quantum machine learning model for the detection of Alzheimer’s using 6400 labeled MRI scans with two classes. Hybrid classical–quantum transfer learning is used, which makes it possible to optimally pre-process complex and high-dimensional data. Classical neural networks extract high-dimensional features and embed informative feature vectors into a quantum processor. We use resnet34 to extract features from the image and feed a 512-feature vector to our quantum variational circuit (QVC) to generate a four-feature vector for precise decision boundaries. Adam optimizer is used to exploit the adaptive learning rate corresponding to each parameter based on first- and second-order gradients. Furthermore, to validate the model, different quantum simulators (PennyLane, qiskit.aer and qiskit.basicaer) are used for the detection of the demented and non-demented images. The learning rate is set to 10−4 for and optimized quantum depth of six layers, resulting in a training accuracy of 99.1% and a classification accuracy of 97.2% for 20 epochs. The hybrid classical–quantum network significantly outperformed the classical network, as the classification accuracy achieved by the classical transfer learning model was 92%. Thus, a hybrid transfer-learning model is used for binary detection, in which a quantum circuit improves the performance of a pre-trained ResNet34 architecture. Therefore, this work offers a method for selecting an optimal approach for detecting Alzheimer’s disease. The proposed model not only allows for the automated detection of Alzheimer’s but would also speed up the process significantly in clinical settings.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».