In the ever-changing landscape of the fishing industry, demands for automating specific processes are increasing substantially. Predicting future events eliminates much of the existing communication latency between fishing vessels and their customers and makes real-time analysis of onboard catch possible for the fishing industry. Further, machine learning models, may reduce the number of human resources necessary for the numerous processes that may be automated. In this document, we focus on weight estimation of three different species of fish. Namely, we want to estimate the fish weight given its specie through datadriven techniques. Due to the high complexity of image data, the overhead expenses of collecting images at sea, and the complexities of fish features, we consider a dimensionality reduction on the inputs to reduce the curse of dimensionality and increase interpretability. We will study the viability of modeling fish weights from lower-dimensional feature vectors and the conjunction of lower-dimensional feature vectors and algorithmically obtained features. We found that modeling the residuals with latent representations of a simple power model fitted on length features resulted in a significant difference in the weight estimates for two types of fish and a decrease in Root Mean Squared Error (rMSE) and Mean Absolute Percentage Error (MAPE) scores in favour of the estimations utilizing latent representations. / I fiskeindustrins ständigt föränderliga landskap ökar kraven på att automatisera specifika processer väsentligt. Att förutsäga framtida händelser eliminerar mycket av den befintliga kommunikationsfördröjningen mellan fiskefartyg och deras kunder och möjliggör analys i realtid av ombordfångst för fiskeindustrin. Vidare kan det minska antalet personalresurser som krävs för de många processer som kan automatiseras. I detta dokument studerar vi två olika beslutsproblem relaterade till att sortera fisk av tre olika arter. Vi vill nämligen bestämma fiskvikten och dess art genom datadrivna tekniker. På grund av bilddatas höga komplexitet, de allmänna kostnaderna för att samla bilder till sjöss och komplexiteten hos fiskegenskaper, anser vi att en dimensionalitetsminskning av särdragen minskar problemet relaterat till dimensionsexplosion och ökar tolkbarheten. Vi kommer att studera lämpligheten av modellering av fiskvikter och arter från lägre dimensionella särdragsvektorer samt kombinationen av dessa med algoritmiskt erhållna funktioner. Vi fann att modellering av residual med latenta representationer av en enkel potensfunktionsmodell som är anpassad till fisklängder resulterade i en signifikant skillnad i viktuppskattningarna för två typer av fisk och en minskning av rMSE och MAPE poäng.

Modelling music with mathematical and statistical methods in general, and with neural networks in particular, has a long history and has been well explored in the last decades. Exactly when the first attempt at strictly systematic music took place is hard to say; some would say in the days of Mozart, others would say even earlier, but it is safe to say that the field of algorithmic composition has a long history. Even though composers have always had structure and rules as part of the writing process, implicitly or explicitly, following rules at a stricter level was well investigated in the middle of the 20th century at which point also the first music writing computer program based on mathematics was implemented. This work in computer science focuses on the history of musical composition with computers, also known as algorithmic composition, using machine learning and neural networks and consists of two parts: a literature survey covering in-depth the last decades in the field from which is drawn inspiration and experience to construct MahlerNet, a neural network based on the previous architectures MusicVAE, BALSTM, PerformanceRNN and BachProp, capable of modelling polyphonic symbolic music with up to 23 instruments. MahlerNet is a new architecture that uses a custom preprocessor with musical heuristics to normalize and filter the input and output files in MIDI format into a data representation that it uses for processing. MahlerNet, and its preprocessor, was written altogether for this project and produces music that clearly shows musical characteristics reminiscent of the data it was trained on, with some long-term structure, albeit not in the form of motives and themes. / Matematik och statistik i allmänhet, och maskininlärning och neurala nätverk i synnerhet, har sedan långt tillbaka använts för att modellera musik med en utveckling som kulminerat under de senaste decennierna. Exakt vid vilken historisk tidpunkt som musikalisk komposition för första gången tillämpades med strikt systematiska regler är svårt att säga; vissa skulle hävda att det skedde under Mozarts dagar, andra att det skedde redan långt tidigare. Oavsett vilket, innebär det att systematisk komposition är en företeelse med lång historia. Även om kompositörer i alla tider följt strukturer och regler, medvetet eller ej, som en del av kompositionsprocessen började man under 1900-talets mitt att göra detta i högre utsträckning och det var också då som de första programmen för musikalisk komposition, baserade på matematik, kom till. Den här uppsatsen i datateknik behandlar hur musik historiskt har komponerats med hjälp av datorer, ett område som också är känt som algoritmisk komposition. Uppsatsens fokus ligger på användning av maskininlärning och neurala nätverk och består av två delar: en litteraturstudie som i hög detalj behandlar utvecklingen under de senaste decennierna från vilken tas inspiration och erfarenheter för att konstruera MahlerNet, ett neuralt nätverk baserat på de tidigare modellerna MusicVAE, BALSTM, PerformanceRNN och BachProp. MahlerNet kan modellera polyfon musik med upp till 23 instrument och är en ny arkitektur som kommer tillsammans med en egen preprocessor som använder heuristiker från musikteori för att normalisera och filtrera data i MIDI-format till en intern representation. MahlerNet, och dess preprocessor, är helt och hållet implementerade för detta arbete och kan komponera musik som tydligt uppvisar egenskaper från den musik som nätverket tränats på. En viss kontinuitet finns i den skapade musiken även om det inte är i form av konkreta teman och motiv.

<div><div><div><p>Many complex processes can be viewed as sequential events on a network. In this thesis, we study the interplay between a network and the event sequences on it. We first focus on predicting events on a known network. Examples of such include: modeling retweet cascades, forecasting earthquakes, and tracing the source of a pandemic. In specific, given the network structure, we solve two types of problems - (1) forecasting future events based on the historical events, and (2) identifying the initial event(s) based on some later observations of the dynamics. The inverse problem of inferring the unknown network topology or links, based on the events, is also of great important. Examples along this line include: constructing influence networks among Twitter users from their tweets, soliciting new members to join an event based on their participation history, and recommending positions for job seekers according to their work experience. Following this direction, we study two types of problems - (1) recovering influence networks, and (2) predicting links between a node and a group of nodes, from event sequences.</p></div></div></div>

Fraud is a common crime within the insurance industry, and insurance companies want to quickly identify fraudulent claimants as they often result in higher premiums for honest customers. Due to the digital transformation where the sheer volume and complexity of available data has grown, manual fraud detection is no longer suitable. This work aims to automate the detection of fraudulent claimants and gain practical insights into fraudulent behavior using unsupervised anomaly detection, which, compared to supervised methods, allows for a more cost-efficient and practical application in the insurance industry. To obtain interpretable results and benefit from the temporal dependencies in human behavior, we propose two variations of LSTM based autoencoders to classify sequences of insurance claims. Autoencoders can provide feature importances that give insight into the models' predictions, which is essential when models are put to practice. This approach relies on the assumption that outliers in the data are fraudulent. The models were trained and evaluated on a dataset we engineered using data from a Swedish insurance company, where the few labeled frauds that existed were solely used for validation and testing. Experimental results show state-of-the-art performance, and further evaluation shows that the combination of autoencoders and LSTMs are efficient but have similar performance to the employed baselines. This thesis provides an entry point for interested practitioners to learn key aspects of anomaly detection within fraud detection by thoroughly discussing the subject at hand and the details of our work. / <p>Gjordes digitalt via Zoom. </p>

Data augmentation is a technique that can be performed in various ways to improve the training of discriminative models. The recent developments in deep generative models offer new ways of augmenting existing data sets. In this thesis, a framework for augmenting annotated data sets with deep generative models is proposed together with a method for quantitatively evaluating the quality of the generated data sets. Using this framework, two data sets for pupil localization was generated with different generative models, including both well-established models and a novel model proposed for this purpose. The unique model was shown both qualitatively and quantitatively to generate the best data sets. A set of smaller experiments on standard data sets also revealed cases where this generative model could improve the performance of an existing discriminative model. The results indicate that generative models can be used to augment or replace existing data sets when training discriminative models. / Dataaugmentering är en teknik som kan utföras på flera sätt för att förbättra träningen av diskriminativa modeller. De senaste framgångarna inom djupa generativa modeller har öppnat upp nya sätt att augmentera existerande dataset. I detta arbete har ett ramverk för augmentering av annoterade dataset med hjälp av djupa generativa modeller föreslagits. Utöver detta så har en metod för kvantitativ evaulering av kvaliteten hos genererade data set tagits fram. Med hjälp av detta ramverk har två dataset för pupillokalisering genererats med olika generativa modeller. Både väletablerade modeller och en ny modell utvecklad för detta syfte har testats. Den unika modellen visades både kvalitativt och kvantitativt att den genererade de bästa dataseten. Ett antal mindre experiment på standardiserade dataset visade exempel på fall där denna generativa modell kunde förbättra prestandan hos en existerande diskriminativ modell. Resultaten indikerar att generativa modeller kan användas för att augmentera eller ersätta existerande dataset vid träning av diskriminativa modeller.

Human pose estimation (HPE) constitutes a fundamental problem within the domain of computer vision, finding applications in diverse fields like motion analysis and human-computer interaction. This paper introduces innovative methodologies aimed at enhancing the accuracy and robustness of 3D joint estimation. Through the integration of Variational Autoencoders (VAEs), pertinent information is extracted from depth maps, even in the presence of inevitable image-capturing inconsistencies. This concept is enhanced through the introduction of noise to the body or specific regions surrounding key joints. The deliberate introduction of noise to these areas enables the VAE to acquire a robust representation that captures authentic pose-related patterns. Moreover, the introduction of a localised mask as a constraint in the loss function ensures the model predominantly relies on pose-related cues while disregarding potential confounding factors that may hinder the compact representation of accurate human pose information. Delving into the latent space modulation further, a novel model architecture is devised, joining a VAE and fully connected network into a multi-task joint training objective. In this framework, the VAE and regressor harmoniously influence the latent representations for accurate joint detection and localisation. By combining the multi-task model with the loss function constraint, this study attains results that compete with state-of-the-art techniques. These findings underscore the significance of leveraging latent space modulation and customised loss functions to address challenging human poses. Additionally, these novel methodologies pave the way for future explorations and provide prospects for advancing HPE. Subsequent research endeavours may optimising these techniques, evaluating their performance across diverse datasets, and exploring potential extensions to unravel further insights and advancements in the field. / Human pose estimation (HPE) är ett grundläggande problem inom datorseende och används inom områden som rörelseanalys och människa-datorinteraktion. I detta arbete introduceras innovativa metoder som syftar till att förbättra noggrannheten och robustheten i 3D-leduppskattning. Genom att integrera variationsautokodare (eng. variational autoencoder, VAE) extraheras relevant information från djupkartor, trots närvaro av inkonsekventa avvikelser i bilden. Dessa avvikelser förstärks genom att applicera brus på kroppen eller på specifika regioner som omger viktiga leder. Det avsiktliga införandet av brus i dessa områden gör det möjligt för VAE att lära sig en robust representation som fångar autentiska poseringsrelaterade mönster. Dessutom införs en lokaliserad mask som en begränsning i förlustfunktionen, vilket säkerställer att modellen främst förlitar sig på poseringsrelaterade signaler samtidigt som potentiella störande faktorer som hindrar den kompakta representationen av korrekt mänsklig poseringsinformation bortses ifrån. Genom att fördjupa sig ytterligare i den latenta rumsmoduleringen har en ny modellarkitektur tagits fram som förenar en VAE och ett fullständigt anslutet nätverk i en fleruppgiftsmodell. I detta ramverk påverkar VAE och det fullständigt ansluta nätverket de latenta representationerna på ett harmoniskt sätt för att uppnå korrekt leddetektering och lokalisering. Genom att kombinera fleruppgiftsmodellen med förlustfunktionsbegränsningen uppnår denna studie resultat som konkurrerar med toppmoderna tekniker. Dessa resultat understryker betydelsen av att utnyttja latent rymdmodulering och anpassade förlustfunktioner för att hantera utmanande mänskliga poser. Dessutom banar dessa nya metoder väg för framtida utveckling inom uppskattning av HPE. Efterföljande forskningsinsatser kan optimera dessa tekniker, utvärdera deras prestanda över olika datamängder och utforska potentiella tillägg för att avslöja ytterligare insikter och framsteg inom området.

This thesis proposes a deep learning anomaly detection pipeline to detect possible anomalies during the operation of a fleet of batteries and presents its development and evaluation. The pipeline employs sensors that connect to each battery in the fleet to remotely collect real-time measurements of their operating characteristics, such as voltage, current, and temperature. The deep learning based time-series anomaly detection model was developed using Variational Autoencoder (VAE) architecture that utilizes either Long Short-Term Memory (LSTM) or, its cousin, Gated Recurrent Unit (GRU) as the encoder and the decoder networks (LSTMVAE and GRUVAE). Both variants were evaluated against three well-known conventional anomaly detection algorithms Isolation Nearest Neighbour (iNNE), Isolation Forest (iForest), and kth Nearest Neighbour (k-NN) algorithms. All five models were trained using two variations in the training dataset (full-year dataset and partial recent dataset), producing a total of 10 different model variants. The models were trained using the unsupervised method and the results were evaluated using a test dataset consisting of a few known anomaly days in the past operation of the customer’s battery fleet. The results demonstrated that k-NN and GRUVAE performed close to each other, outperforming the rest of the models with a notable margin. LSTMVAE and iForest performed moderately, while the iNNE and iForest variant trained with the full dataset, performed the worst in the evaluation. A general observation also reveals that limiting the training dataset to only a recent period produces better results nearly consistently across all models. / Detta examensarbete föreslår en pipeline för djupinlärning av avvikelser för att upptäcka möjliga anomalier under driften av en flotta av batterier och presenterar dess utveckling och utvärdering. Rörledningen använder sensorer som ansluter till varje batteri i flottan för att på distans samla in realtidsmätningar av deras driftsegenskaper, såsom spänning, ström och temperatur. Den djupinlärningsbaserade tidsserieanomalidetekteringsmodellen utvecklades med VAE-arkitektur som använder antingen LSTM eller, dess kusin, GRU som kodare och avkodarnätverk (LSTMVAE och GRU) VAE). Båda varianterna utvärderades mot tre välkända konventionella anomalidetekteringsalgoritmer -iNNE, iForest och k-NN algoritmer. Alla fem modellerna tränades med hjälp av två varianter av träningsdatauppsättningen (helårsdatauppsättning och delvis färsk datauppsättning), vilket producerade totalt 10 olika modellvarianter. Modellerna tränades med den oövervakade metoden och resultaten utvärderades med hjälp av en testdatauppsättning bestående av några kända anomalidagar under tidigare drift av kundens batteriflotta. Resultaten visade att k-NN och GRUVAE presterade nära varandra och överträffade resten av modellerna med en anmärkningsvärd marginal. LSTMVAE och iForest presterade måttligt, medan varianten iNNE och iForest tränade med hela datasetet presterade sämst i utvärderingen. En allmän observation avslöjar också att en begränsning av träningsdatauppsättningen till endast en ny period ger bättre resultat nästan konsekvent över alla modeller.