Deep Domain Adaptation for Detecting Bomb Craters in Aerial Images

The aftermath of air raids can still be seen for decades after the devastating events. Unexploded ordnance (UXO) is an immense danger to human life and the environment. Through the assessment of wartime images, experts can infer the occurrence of a dud. The current manual analysis process is expensive and time-consuming, thus automated detection of bomb craters by using deep learning is a promising way to improve the UXO disposal process. However, these methods require a large amount of manually labeled training data. This work leverages domain adaptation with moon surface images to address the problem of automated bomb crater detection with deep learning under the constraint of limited training data. This paper contributes to both academia and practice (1) by providing a solution approach for automated bomb crater detection with limited training data and (2) by demonstrating the usability and associated challenges of using synthetic images for domain adaptation

Deep Domain Adaptation for Detecting Bomb Craters in Aerial Images

The aftermath of air raids can still be seen for decades after the devastating events. Unexploded ordnance (UXO) is an immense danger to human life and the environment. Through the assessment of wartime images, experts can infer the occurrence of a dud. The current manual analysis process is expensive and time-consuming, thus automated detection of bomb craters by using deep learning is a promising way to improve the UXO disposal process. However, these methods require a large amount of manually labeled training data. This work leverages domain adaptation with moon surface images to address the problem of automated bomb crater detection with deep learning under the constraint of limited training data. This paper contributes to both academia and practice (1) by providing a solution approach for automated bomb crater detection with limited training data and (2) by demonstrating the usability and associated challenges of using synthetic images for domain adaptation.Comment: 56th Annual Hawaii International Conference on System Sciences (HICSS-56

Mikrovaskuläre Mechanismen der hyperakuten und akut humoralen Abstoßungsreaktion nach experimenteller Herz-Xenotransplantation im Hamster-Ratte-Modell

Die Herztransplantation stellt, trotz der großen Fortschritte in der Therapie terminaler Herzerkrankungen, häufig noch immer die letzte Therapieoption dieser Erkrankungen dar. Aufgrund des enormen Spendermangels sind geeignete Organe allerdings sehr knapp. Die xenogene Herztransplantation, im Speziellen die Transplantation von Schweineherzen an den Menschen, könnte dieses Problem lösen. Allerdings ist die Xenotransplantation noch weit von der klinischen Implementierung entfernt. Das Hauptproblem dabei stellt die Beherrschung der xenogenen Abstoßungsreaktion dar. Zwar kann die hyperakute Abstoßungsreaktion durch gentechnisch veränderte Spenderschweine inzwischen relativ gut beherrscht werden, bei der akut vaskulären (humoralen) Abstoßung hingegen ist dies noch nicht der Fall. Die pathophysiologischen Vorgänge während der xenogenen Abstoßungsreaktion sind noch nicht vollständig verstanden. Vorliegende Daten deuten aber auf eine ausgeprägte Koagulopathie mit einer Störung der Mikrozirkulation und Thrombosen im Rahmen der hyperakuten und akut humoralen Abstoßungsreaktion hin. Es ist unabdingbar notwendig die Mechanismen der xenogenen Abstoßungsreaktion genau zu kennen, damit man gezielt eingreifen kann. Um die zugrundeliegenden Mechanismen dieser Abstoßungsreaktion besser zu verstehen, war das Ziel dieser Arbeit ein neues Kleintiermodell zu etablieren, anhand dessen die Mikrozirkulation in vivo mittels Intravitalmikroskopie direkt am schlagenden Herzen sowohl quantitativ als auch qualitativ untersucht werden kann. Um dies zu erreichen wurden Herzen von Syrischen Goldhamstern heterotop an die Halsgefäße von Lewis-Ratten transplantiert. In drei Versuchsgruppen wurde nun die xenogene Abstoßungsreaktion untersucht. In Gruppe 1 wurde mittels Intravitalmikroskopie die subepikardiale Mikrozirkulation nach Reperfusion über dem rechten Ventrikel des Hamsterherzens untersucht. Die Ratten in Versuchsgruppe 2 wurden sieben Tage vor der xenogenen Herztransplantation mit Hamsterblut sensibilisiert, um die Bildung von xenoreaktiven Antikörpern zu induzieren und so eine hyperakute Abstoßung zu provozieren. Bei den Tieren aus Versuchsgruppe 3 wurde ohne vorherige Sensibilisierung nach der Transplantation das Operationsgebiet wieder verschlossen, um die Dynamik und Kinetik bis zur vollständigen Transplantatabstoßung zu untersuchen. In allen Versuchsgruppen wurden außerdem histologischen Analysen sowie Analysen des Blutbildes, Gerinnungsstatus und der Myokardmarker durchgeführt. Die in dieser Arbeit vorliegenden Daten zeigen, dass die Herzen der ersten und dritten Versuchsgruppe akut vaskulär (humoral) abgestoßen werden, bei einer durchschnittlichen Zeit bis zur vollständigen Abstoßung von 3,2 ± 0,2 Tagen. Die Hamsterherzen aus der zweiten Versuchsgruppe wurden hingegen nach vorheriger Sensibilisierung hyperakut in 14,8 ± 2,8 Sekunden vollständig abgestoßen. Die Analyse der Mikrozirkulation mittels Intraviralmikroskopie zeigte einen Anstieg des Blutflusses in den Spenderherzen, welcher als reaktive Hyperämie nach Reperfusion zu deuten ist. Des Weiteren ist eine sehr hohe endotheliale Leakage auffällig, die für eine bereits sehr frühe Endothelaktivierung im Rahmen der akut humoralen Abstoßung spricht. Bezüglich der Zell-Endothel-Interaktion könnte weder bei den Leukozyten noch bei den Thrombozyten eine signifikante Veränderung zwischen 30 und 90 Minuten nach Reperfusion gefunden werden. Gleichwohl wurden aber ein Anstieg der Interaktion der Leukozyten mit dem Gefäßendothel sowie einen Abfall der Thrombozyten-Endothel-Interaktion gefunden, welche ebenfalls für eine Endothelzellaktivierung im Rahmen der ablaufenden akuten Abstoßungsreaktion sprechen. Auch die Blutwerte bestätigten die Annahmen über die ablaufende Abstoßungsreaktion. So waren in allen Gruppen die sog. Myokardmarker deutliche erhöht, was für einen myokardialen Schaden sowohl durch das operative Trauma, als auch durch die Abstoßungsreaktion spricht. Des Weiteren wurde in Versuchsgruppe 2, also der Gruppe die das Hamsterherz nach ca. 3 Tagen akut vaskulär (humoral) abgestoßen hat, ein deutlicher Anstieg des Leukozytenwertes sowie eine Verlängerung des Quick-Wertes gefunden, was unter anderem für eine starke Stimulation des Immunsystems und eine Koagulopathie im Rahmen der akut xenogenen Transplantatabstoßung spricht. Ebenso deckten sich die Histologien der drei Versuchsgruppen mit diesen Annahmen und den Ergebnissen anderer Forschungsgruppen zu diesem Thema. Die Herzen, die die akut vaskuläre (humorale) Abstoßungsreaktion unterliefen, zeigten bereits 90 Minuten nach Reperfusion (Versuchsgruppe 1) erste Anzeichen der Transplantatabstoßung, wie beginnende Nekrosen und Einblutungen. Nach vollständiger Transplantatabstoßung (Versuchsgruppe 3) waren hingegen flächenhafte Nekrosen sowie Hämorrhagien und perivaskulär Infiltrate mononuklearer Zellen vorhanden. Die hyperakut abgestoßenen Hamsterherzen (Versuchsgruppe 2) zeigten im Vergleich zu den akut abgestoßenen Herzen ein ähnliches, wenn auch weniger ausgeprägtes Bild der Transplantatzerstörung mit Nekrosen, Hämorrhagien und Infiltraten mononuklearer Zellen. Thrombotische Gefäßverschlüsse konnten sowohl bei den hyperakut als auch bei den akut vaskulär (humoral) abgestoßenen Herzen vereinzelt gefunden werden. Zusammenfassend konnte erstmals die mikrovaskulären Mechanismen und die Koagulopathie während der akut vaskulären (humoralen) Abstoßungsreaktion sowohl qualitativ als auch quantitativ ausgewertet werden. Hierbei deckten sich die Ergebnisse dieser Arbeit mit den Daten anderer Forschungsgruppen weitestgehend. Somit wurde dieses Kleintiermodell erfolgreich etabliert. Insbesondere eignet sich dieses Modell zur Erforschung verschiedenster Strategien zur Verhinderung der xenogenen Abstoßungsreaktion und deren mikrovaskulären Einflüsse

Causal Inference by Identification of Vector Autoregressive Processes with Hidden Components

A widely applied approach to causal inference from a non-experimental time series $X$, often referred to as "(linear) Granger causal analysis", is to regress present on past and interpret the regression matrix $\hat{B}$ causally. However, if there is an unmeasured time series $Z$ that influences $X$, then this approach can lead to wrong causal conclusions, i.e., distinct from those one would draw if one had additional information such as $Z$. In this paper we take a different approach: We assume that $X$ together with some hidden $Z$ forms a first order vector autoregressive (VAR) process with transition matrix $A$, and argue why it is more valid to interpret $A$ causally instead of $\hat{B}$. Then we examine under which conditions the most important parts of $A$ are identifiable or almost identifiable from only $X$. Essentially, sufficient conditions are (1) non-Gaussian, independent noise or (2) no influence from $X$ to $Z$. We present two estimation algorithms that are tailored towards conditions (1) and (2), respectively, and evaluate them on synthetic and real-world data. We discuss how to check the model using $X$

Enhancing Genetic Improvement Mutations Using Large Language Models

Large language models (LLMs) have been successfully applied to software engineering tasks, including program repair. However, their application in search-based techniques such as Genetic Improvement (GI) is still largely unexplored. In this paper, we evaluate the use of LLMs as mutation operators for GI to improve the search process. We expand the Gin Java GI toolkit to call OpenAI's API to generate edits for the JCodec tool. We randomly sample the space of edits using 5 different edit types. We find that the number of patches passing unit tests is up to 75% higher with LLM-based edits than with standard Insert edits. Further, we observe that the patches found with LLMs are generally less diverse compared to standard edits. We ran GI with local search to find runtime improvements. Although many improving patches are found by LLM-enhanced GI, the best improving patch was found by standard GI.Comment: Accepted for publication at the Symposium on Search-Based Software Engineering (SSBSE) 202

The Coronary Microcirculation in Hamster-to-Rat Cardiac Xenografts

BACKGROUND The aim of this study was to establish a new experimental model to directly analyse the coronary microcirculation in cardiac xenografts. METHODS Intravital fluorescence microscopy (IVM) of the subepicardial microcirculation in heterotopically transplanted hamster-to-rat cardiac xenografts was performed at 30 and 90 min of reperfusion. We quantitatively assessed the microcirculatory perfusion characteristics as well as the interactions of leukocytes and platelets with the endothelium of postcapillary coronary venules in non-sensitised as well as sensitised recipients. RESULTS In this first experimental IVM study of cardiac xenografts, we successfully visualised the subepicardial microcirculation, i.e. feeding arterioles, nutritive capillaries and draining postcapillary venules, during reperfusion. Leukocyte-endothelial and platelet-endothelial cell interactions could be quantified. In the non-sensitised group, the myocardial microcirculation remained stable during the observation period of 90 min, whereas in the sensitised group, xenografts were rejected immediately. CONCLUSIONS We established a model for the assessment of the microcirculatory dysfunction and inflammation during ischaemia/reperfusion injury in hamster-to-rat cardiac xenografts

Urban case studies : general discussion

Urban case studies: general discussio

Addressing climate change with behavioral science:A global intervention tournament in 63 countries

Effectively reducing climate change requires marked, global behavior change. However, it is unclear which strategies are most likely to motivate people to change their climate beliefs and behaviors. Here, we tested 11 expert-crowdsourced interventions on four climate mitigation outcomes: beliefs, policy support, information sharing intention, and an effortful tree-planting behavioral task. Across 59,440 participants from 63 countries, the interventions' effectiveness was small, largely limited to nonclimate skeptics, and differed across outcomes: Beliefs were strengthened mostly by decreasing psychological distance (by 2.3%), policy support by writing a letter to a future-generation member (2.6%), information sharing by negative emotion induction (12.1%), and no intervention increased the more effortful behavior-several interventions even reduced tree planting. Last, the effects of each intervention differed depending on people's initial climate beliefs. These findings suggest that the impact of behavioral climate interventions varies across audiences and target behaviors.</p

Addressing climate change with behavioral science: a global intervention tournament in 63 countries

Effectively reducing climate change requires marked, global behavior change. However, it is unclear which strategies are most likely to motivate people to change their climate beliefs and behaviors. Here, we tested 11 expert-crowdsourced interventions on four climate mitigation outcomes: beliefs, policy support, information sharing intention, and an effortful tree-planting behavioral task. Across 59,440 participants from 63 countries, the interventions’ effectiveness was small, largely limited to nonclimate skeptics, and differed across outcomes: Beliefs were strengthened mostly by decreasing psychological distance (by 2.3%), policy support by writing a letter to a future-generation member (2.6%), information sharing by negative emotion induction (12.1%), and no intervention increased the more effortful behavior—several interventions even reduced tree planting. Last, the effects of each intervention differed depending on people’s initial climate beliefs. These findings suggest that the impact of behavioral climate interventions varies across audiences and target behaviors

Addressing climate change with behavioral science:A global intervention tournament in 63 countries

Effectively reducing climate change requires marked, global behavior change. However, it is unclear which strategies are most likely to motivate people to change their climate beliefs and behaviors. Here, we tested 11 expert-crowdsourced interventions on four climate mitigation outcomes: beliefs, policy support, information sharing intention, and an effortful tree-planting behavioral task. Across 59,440 participants from 63 countries, the interventions' effectiveness was small, largely limited to nonclimate skeptics, and differed across outcomes: Beliefs were strengthened mostly by decreasing psychological distance (by 2.3%), policy support by writing a letter to a future-generation member (2.6%), information sharing by negative emotion induction (12.1%), and no intervention increased the more effortful behavior-several interventions even reduced tree planting. Last, the effects of each intervention differed depending on people's initial climate beliefs. These findings suggest that the impact of behavioral climate interventions varies across audiences and target behaviors.</p