ウェアラブル単一トランスデューサーによるエコーマイオグラフィーシステムの革新：筋肉動態監視から複雑なジェスチャー追跡まで 学術的背景と研究の意義 近年では、ウェアラブル電子デバイスが健康モニタリングおよびヒューマンマシンインタラクション分野において大きな可能性を持つとして注目を集めています。その中でも、筋活動を測定する技術として表面筋電図（Electromyography, EMG）が研究のホットトピックとなっています。しかし、EMG信号には多くの制約があります。信号強度が弱く不安定で、空間分解能が低い上、信号対雑音比（SNR）が低いです。その偶発性や同期性の低さが測定結果の不一致につながり、特定の筋線維の寄与を効果的に分離することが困難です。また、信号質を改善するために利用される大型の電極...

乳がんスクリーニングにおける深層学習アルゴリズムの応用 学術的背景 乳がんは世界中の女性において最も一般的ながんの一つであり、早期スクリーニングは治癒率の向上に不可欠です。従来のコンピュータ支援検出（Computer-Aided Detection, CAD）システムは、特に米国においてマンモグラフィースクリーニングで広く使用されてきました。しかし、これらのシステムはリコール率を向上させる一方で、読影者（放射線科医）のパフォーマンス改善には限定的な効果しかありませんでした。近年、深層学習（Deep Learning, DL）アルゴリズムの医療画像解析への応用が急速に進んでおり、特に乳がんスクリーニング分野で注目されています。複数のシステマティックレビューとメタアナリシスによると、2017年以...

学術的背景 電圧イメージング（voltage imaging）は、神経活動を研究するための強力な技術ですが、その有効性は低い信号対雑音比（SNR）によって制限されることが多いです。従来のノイズ除去方法、例えば行列分解は、ノイズと信号構造について厳密な仮定を課しますが、既存の深層学習アプローチは、電圧イメージングデータに固有の高速なダイナミクスと複雑な依存関係を完全に捉えることができませんでした。これらの問題を解決するために、本論文ではCellMincerという新しい自己教師あり深層学習手法を提案し、電圧イメージングデータセットのノイズ除去に特化しています。CellMincerは、短時間ウィンドウ内のスパースなピクセルセットをマスクして予測し、事前計算された時空間自己相関を組み合わせることで、...

RNAのコンフォメーション空間の研究：溶液中のRNase P RNAの動的構造 学術的背景 RNAのコンフォメーション多様性は、生物学において重要な役割を果たしており、特にRNAスプライシング、パッケージング、細胞転写活性化、および環境刺激応答などのプロセスにおいて重要です。しかし、従来の生物物理学的技術では、溶液中のRNAの完全なコンフォメーション空間を直接可視化することはできませんでした。RNase P RNAは、すべての生物界に存在するRNA酵素であり、前駆体tRNA（pre-tRNA）の5’末端を編集する役割を担っています。その基質特異性が広範であることから、RNase P RNAは高いコンフォメーション柔軟性を持つと考えられており、この柔軟性と酵素活性に必要な剛性構造との間には複雑...

動的注意機構を持つ視覚言語Transformerネットワークを用いた歩行者再識別に関する研究報告 近年、マルチモーダルベースの歩行者再識別（Person Re-Identification、以下ReID）はコンピュータビジョンの分野で注目を集めています。ReIDは、異なるカメラの視点間で特定の歩行者を識別することを目的としており、行方不明者の捜索や犯罪者の追跡といったセキュリティ・監視アプリケーションにおいて重要な役割を果たします。しかし、マルチモーダルReID技術では、視覚情報とテキスト情報を統合する際に大きな課題が存在し、特に特徴統合の偏りや、モデル性能に影響を与えるドメインギャップ（分布の違い）が問題となっています。 本研究は、江西財経大学コンピュータと人工知能学院およびニューカッスル...

現代のディープラーニング技術における生体データのエラー訂正に関する再考 背景 情報技術の発展に伴い、生体データは認証や安全なデータ保管のための重要な要素として利用されています。従来の暗号技術は、均一分布で再現可能なランダム文字列に依存していましたが、指紋や虹彩スキャンのような生体データはそのような特性を備えておらず、生成・保管・取得に課題を抱えています。こうした課題に対処するため、生体データを暗号鍵の生成元として利用する生体認証暗号システム（biometric cryptosystems）が注目されています。しかし、生体データの変動性や外部要因（センサーのノイズなど）により、暗号鍵の正確な復元が困難となり、エラー訂正メカニズムが重要となります。 近年、ディープラーニング（DL）の進展により、...

深層学習に基づくビデオ安定化方法の改良と合成データセットSynthStabに関する研究 背景紹介 デジタルビデオ安定化技術は、不要な振動やカメラの揺れをソフトウェアで取り除く技術であり、特にアマチュア動画撮影で広く利用されています。しかし、既存の深層学習ベースの直接変形（Direct Warping Stabilization、以下DWS）方法は、低品質の動画では効果を発揮するものの、大きな不安定性を伴う場合には限界があり、従来手法の安定性には達していません。この主な原因は、既存データセットでの安定動画の定義の曖昧さ、モデル構造の単純さ、将来フレームに関する予測情報の活用不足などにあります。 これらの問題を解決するため、本研究ではRAFT（Recurrent All-Pairs Field ...

マルチビュー変換ネットワーク（MVTN）: 3D理解研究における新たな進展 背景と研究の動機 近年、コンピュータビジョン分野における3次元（3D）データの深層学習研究は、分類、セグメンテーション、検索タスクにおいて顕著な進展を遂げました。しかし、3D形状情報を効果的に活用する方法は依然として重要な課題です。一般的な3Dデータ表現方法には、点群（Point Clouds）、メッシュ（Meshes）、ボクセル（Voxels）があります。また、もう一つの人気のある手法として、3Dオブジェクトやシーンを複数の2次元（2D）ビューにレンダリングするマルチビュープロジェクション技術があります。この方法は、人間の視覚システムが取得する画像の流れにより近く、2D深層学習の先進成果を最大限に活用できます。 例...

オブジェクト再識別のためのTransformer: サーベイ 背景と研究の重要性 オブジェクト再識別（Object Re-Identification、以下Re-ID）は、特定のオブジェクトを異なる時間やシーンで識別する重要なコンピュータビジョンタスクです。本分野は、畳み込みニューラルネットワーク（Convolutional Neural Networks, CNNs）をベースとした深層学習技術により大きな進展を遂げました。しかし、視覚Transformerの登場により、Re-ID研究は新たな局面を迎えています。本研究では、Transformerを用いたRe-ID技術を体系的にレビューし、画像/ビデオ、少データ/少アノテーション、多モーダル、特殊な応用シナリオでの利点と課題を分析します。 研...

肺腺癌におけるアポトーシス死細胞除去特性とその予後および免疫療法との関連研究 背景および研究の動機 肺癌は、世界的に癌による死亡の主な原因であり、その中でも肺腺癌（Lung Adenocarcinoma, LUAD）は最も一般的な組織型です。疾患の潜行性や特異性の欠如により、多くの肺癌患者は進行期に診断され、従来の治療法（手術、放射線療法、化学療法）の効果は限られており、患者の全生存率は依然として低い状況です。近年、免疫療法、特に免疫チェックポイント阻害薬（Immune Checkpoint Inhibitors, ICIs）は、非小細胞肺癌（NSCLC）患者に希望をもたらしていますが、腫瘍微小環境（Tumor Microenvironment, TME）の免疫抑制効果によりその効果は制限さ...