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Enregistrement W4402800238 · doi:10.3390/math12182886

Enhancing Autism Spectrum Disorder Classification with Lightweight Quantized CNNs and Federated Learning on ABIDE-1 Dataset

2024· article· en· W4402800238 sur OpenAlex
Simran Gupta, Md. Rahad Islam Bhuiyan, Sadia Sultana Chowa, Sidratul Montaha, Rashik Rahman, Sk. Tanzir Mehedi, Ziaur Rahman

Pourquoi ce travail est dans la base

Une base qui oublie comment elle a trouvé un travail ne peut pas être vérifiée. Voici les voies qui ont admis celui-ci.

affAu moins un auteur déclare une institution canadienne dans l'instantané OpenAlex épinglé.

Notice bibliographique

RevueMathematics · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueAutism Spectrum Disorder Research
Établissements canadiensUniversity of Calgary
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésAutism spectrum disorderComputer scienceSpectrum (functional analysis)Artificial intelligencePattern recognition (psychology)Machine learningAutismPsychologyPhysicsDevelopmental psychology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Autism spectrum disorder (ASD) is a complex neurodevelopmental condition that presents significant diagnostic challenges due to its varied symptoms and nature. This study aims to improve ASD classification using advanced deep learning techniques applied to neuroimaging data. We developed an automated system leveraging the ABIDE-1 dataset and a novel lightweight quantized one-dimensional (1D) Convolutional Neural Network (Q-CNN) model to analyze fMRI data. Our approach employs the NIAK pipeline with multiple brain atlases and filtering methods. Initially, the Regions of Interest (ROIs) are converted into feature vectors using tangent space embedding to feed into the Q-CNN model. The proposed 1D-CNN is quantized through Quantize Aware Training (QAT). As the quantization method, int8 quantization is utilized, which makes it both robust and lightweight. We propose a federated learning (FL) framework to ensure data privacy, which allows decentralized training across different data centers without compromising local data security. Our findings indicate that the CC200 brain atlas, within the NIAK pipeline’s filt-global filtering methods, provides the best results for ASD classification. Notably, the ASD classification outcomes have achieved a significant test accuracy of 98% using the CC200 and filt-global filtering techniques. To the best of our knowledge, this performance surpasses previous studies in the field, highlighting a notable enhancement in ASD detection from fMRI data. Furthermore, the FL-based Q-CNN model demonstrated robust performance and high efficiency on a Raspberry Pi 4, underscoring its potential for real-world applications. We exhibit the efficacy of the Q-CNN model by comparing its inference time, power consumption, and storage requirements with those of the 1D-CNN, quantized CNN, and the proposed int8 Q-CNN models. This research has made several key contributions, including the development of a lightweight int8 Q-CNN model, the application of FL for data privacy, and the evaluation of the proposed model in real-world settings. By identifying optimal brain atlases and filtering methods, this study provides valuable insights for future research in the field of neurodevelopmental disorders.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Théorique ou conceptuel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,746
Score d'incertitude au seuil0,770

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,001

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.

Tête enseignante Opus0,037
Tête enseignante GPT0,309
Écart entre enseignants0,272 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle