45 research outputs found

    LIPIcs, Volume 251, ITCS 2023, Complete Volume

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    LIPIcs, Volume 251, ITCS 2023, Complete Volum

    LIPIcs, Volume 261, ICALP 2023, Complete Volume

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    LIPIcs, Volume 261, ICALP 2023, Complete Volum

    Six Human-Centered Artificial Intelligence Grand Challenges

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    Widespread adoption of artificial intelligence (AI) technologies is substantially affecting the human condition in ways that are not yet well understood. Negative unintended consequences abound including the perpetuation and exacerbation of societal inequalities and divisions via algorithmic decision making. We present six grand challenges for the scientific community to create AI technologies that are human-centered, that is, ethical, fair, and enhance the human condition. These grand challenges are the result of an international collaboration across academia, industry and government and represent the consensus views of a group of 26 experts in the field of human-centered artificial intelligence (HCAI). In essence, these challenges advocate for a human-centered approach to AI that (1) is centered in human well-being, (2) is designed responsibly, (3) respects privacy, (4) follows human-centered design principles, (5) is subject to appropriate governance and oversight, and (6) interacts with individuals while respecting human’s cognitive capacities. We hope that these challenges and their associated research directions serve as a call for action to conduct research and development in AI that serves as a force multiplier towards more fair, equitable and sustainable societies

    Applications

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    Volume 3 describes how resource-aware machine learning methods and techniques are used to successfully solve real-world problems. The book provides numerous specific application examples: in health and medicine for risk modelling, diagnosis, and treatment selection for diseases in electronics, steel production and milling for quality control during manufacturing processes in traffic, logistics for smart cities and for mobile communications

    Parametric active learning techniques for 3D hand pose estimation

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    Active learning (AL) has recently gained popularity for deep learning (DL) models due to efficient and informative sampling, especially when the models require large-scale datasets. The DL models designed for 3D-HPE demand accurate and diverse large-scale datasets that are time-consuming, costly and require experts. This thesis aims to explore AL primarily for the 3D hand pose estimation (3D-HPE) task for the first time. The thesis delves directly into an AL methodology customised for 3D-HPE learners to address this. Because predominantly the learners are regression-based algorithms, a Bayesian approximation of a DL architecture is presented to model uncertainties. This approximation generates data and model- dependent uncertainties that are further combined with the data representativeness AL function, CoreSet, for sampling. Despite being the first work, it creates informative samples and minimal joint errors with less training data on three well-known depth datasets. The second AL algorithm continues to improve the selection following a new trend of parametric samplers. Precisely, this is proceeded task-agnostic with a Graph Convolutional Network (GCN) to offer higher order of representations between labelled and unlabelled data. The newly selected unlabelled images are ranked based on uncertainty or GCN feature distribution. Another novel sampler extends this idea, and tackles encountered AL issues, like cold-start and distribution shift, by training in a self-supervised way with contrastive learning. It shows leveraging the visual concepts from labelled and unlabelled images while attaining state-of-the-art results. The last part of the thesis brings prior AL insights and achievements in a unified parametric-based sampler proposal for the multi-modal 3D-HPE task. This sampler trains multi-variational auto-encoders to align the modalities and provide better selection representation. Several query functions are studied to open a new direction in deep AL sampling.Open Acces

    LIPIcs, Volume 274, ESA 2023, Complete Volume

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    Fundamentals

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    Volume 1 establishes the foundations of this new field. It goes through all the steps from data collection, their summary and clustering, to different aspects of resource-aware learning, i.e., hardware, memory, energy, and communication awareness. Machine learning methods are inspected with respect to resource requirements and how to enhance scalability on diverse computing architectures ranging from embedded systems to large computing clusters

    LIPIcs, Volume 258, SoCG 2023, Complete Volume

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    Reconstruction from Spatio-Spectrally Coded Multispectral Light Fields

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    In dieser Arbeit werden spektral codierte multispektrale Lichtfelder, wie sie von einer Lichtfeldkamera mit einem spektral codierten Mikrolinsenarray aufgenommen werden, untersucht. Für die Rekonstruktion der codierten Lichtfelder werden zwei Methoden entwickelt und im Detail ausgewertet. Zunächst wird eine vollständige Rekonstruktion des spektralen Lichtfelds entwickelt, die auf den Prinzipien des Compressed Sensing basiert. Um die spektralen Lichtfelder spärlich darzustellen, werden 5D-DCT-Basen sowie ein Ansatz zum Lernen eines Dictionary untersucht. Der konventionelle vektorisierte Dictionary-Lernansatz wird auf eine tensorielle Notation verallgemeinert, um das Lichtfeld-Dictionary tensoriell zu faktorisieren. Aufgrund der reduzierten Anzahl von zu lernenden Parametern ermöglicht dieser Ansatz größere effektive Atomgrößen. Zweitens wird eine auf Deep Learning basierende Rekonstruktion der spektralen Zentralansicht und der zugehörigen Disparitätskarte aus dem codierten Lichtfeld entwickelt. Dabei wird die gewünschte Information direkt aus den codierten Messungen geschätzt. Es werden verschiedene Strategien des entsprechenden Multi-Task-Trainings verglichen. Um die Qualität der Rekonstruktion weiter zu verbessern, wird eine neuartige Methode zur Einbeziehung von Hilfslossfunktionen auf der Grundlage ihrer jeweiligen normalisierten Gradientenähnlichkeit entwickelt und gezeigt, dass sie bisherige adaptive Methoden übertrifft. Um die verschiedenen Rekonstruktionsansätze zu trainieren und zu bewerten, werden zwei Datensätze erstellt. Zunächst wird ein großer synthetischer spektraler Lichtfelddatensatz mit verfügbarer Disparität Ground Truth unter Verwendung eines Raytracers erstellt. Dieser Datensatz, der etwa 100k spektrale Lichtfelder mit dazugehöriger Disparität enthält, wird in einen Trainings-, Validierungs- und Testdatensatz aufgeteilt. Um die Qualität weiter zu bewerten, werden sieben handgefertigte Szenen, so genannte Datensatz-Challenges, erstellt. Schließlich wird ein realer spektraler Lichtfelddatensatz mit einer speziell angefertigten spektralen Lichtfeldreferenzkamera aufgenommen. Die radiometrische und geometrische Kalibrierung der Kamera wird im Detail besprochen. Anhand der neuen Datensätze werden die vorgeschlagenen Rekonstruktionsansätze im Detail bewertet. Es werden verschiedene Codierungsmasken untersucht -- zufällige, reguläre, sowie Ende-zu-Ende optimierte Codierungsmasken, die mit einer neuartigen differenzierbaren fraktalen Generierung erzeugt werden. Darüber hinaus werden weitere Untersuchungen durchgeführt, zum Beispiel bezüglich der Abhängigkeit von Rauschen, der Winkelauflösung oder Tiefe. Insgesamt sind die Ergebnisse überzeugend und zeigen eine hohe Rekonstruktionsqualität. Die Deep-Learning-basierte Rekonstruktion, insbesondere wenn sie mit adaptiven Multitasking- und Hilfslossstrategien trainiert wird, übertrifft die Compressed-Sensing-basierte Rekonstruktion mit anschließender Disparitätsschätzung nach dem Stand der Technik

    LIPIcs, Volume 244, ESA 2022, Complete Volume

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