[pt] Redes neurais profundas são responsáveis pelo grande progresso em diversas tarefas perceptuais, especialmente nos campos da visão computacional,reconhecimento de fala e processamento de linguagem natural. Estes resultados produziram uma mudança de paradigma nas técnicas de reconhecimentode padrões, deslocando a demanda do design de extratores de característicaspara o design de arquiteturas de redes neurais. No entanto, o design de novas arquiteturas de redes neurais profundas é bastante demandanteem termos de tempo e depende fortemente da intuição e conhecimento de especialistas,além de se basear em um processo de tentativa e erro. Neste contexto, a idea de automatizar o design de arquiteturas de redes neurais profundas tem ganhado popularidade, estabelecendo o campo da busca por arquiteturas neurais(NAS - Neural Architecture Search). Para resolver o problema de NAS, autores propuseram diversas abordagens envolvendo o espaço de buscas, a estratégia de buscas e técnicas para mitigar o consumo de recursos destes algoritmos. O Q-NAS (Quantum-inspired Neural Architecture Search) é uma abordagem proposta para endereçar o problema de NAS utilizando um algoritmo evolucionário com inspiração quântica como estratégia de buscas. Este método foi aplicado de forma bem sucedida em classificação de imagens, superando resultados de arquiteturas de design manual nos conjuntos de dados CIFAR-10 e CIFAR-100 além de uma aplicação de mundo real na área da sísmica. Motivados por este sucesso, propõe-se nesta Dissertação o SegQNAS (Quantum-inspired Neural Architecture Search applied to Semantic Segmentation), uma adaptação do Q-NAS para a tarefa de segmentação semântica. Diversos experimentos foram realizados com objetivo de verificar a aplicabilidade do SegQNAS em dois conjuntos de dados do desafio Medical Segmentation Decathlon. O SegQNAS foi capaz de alcançar um coeficiente de similaridade dice de 0.9583 no conjunto de dados de baço, superando os resultados de arquiteturas tradicionais como U-Net e ResU-Net e atingindo resultados comparáveis a outros trabalhos que aplicaram NAS a este conjunto de dados, mas encontrando arquiteturas com muito menos parãmetros. No conjunto de dados de próstata, o SegQNAS alcançou um coeficiente de similaridade dice de 0.6887 superando a U-Net, ResU-Net e o trabalho na área de NAS que utilizamos como comparação. / [en] Deep neural networks are responsible for great progress in performance
for several perceptual tasks, especially in the fields of computer vision, speech
recognition, and natural language processing. These results produced a paradigm shift in pattern recognition techniques, shifting the demand from feature
extractor design to neural architecture design. However, designing novel deep
neural network architectures is very time-consuming and heavily relies on experts intuition, knowledge, and a trial and error process. In that context, the
idea of automating the architecture design of deep neural networks has gained
popularity, establishing the field of neural architecture search (NAS). To tackle the problem of NAS, authors have proposed several approaches regarding
the search space definition, algorithms for the search strategy, and techniques
to mitigate the resource consumption of those algorithms. Q-NAS (Quantum-inspired Neural Architecture Search) is one proposed approach to address the
NAS problem using a quantum-inspired evolutionary algorithm as the search
strategy. That method has been successfully applied to image classification,
outperforming handcrafted models on the CIFAR-10 and CIFAR-100 datasets
and also on a real-world seismic application. Motivated by this success, we
propose SegQNAS (Quantum-inspired Neural Architecture Search applied to
Semantic Segmentation), which is an adaptation of Q-NAS applied to semantic
segmentation. We carried out several experiments to verify the applicability
of SegQNAS on two datasets from the Medical Segmentation Decathlon challenge. SegQNAS was able to achieve a 0.9583 dice similarity coefficient on the
spleen dataset, outperforming traditional architectures like U-Net and ResU-Net and comparable results with a similar NAS work from the literature but
with fewer parameters network. On the prostate dataset, SegQNAS achieved
a 0.6887 dice similarity coefficient, also outperforming U-Net, ResU-Net, and
outperforming a similar NAS work from the literature.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:63217 |
| Date | 14 July 2023 |
| Creators | GUILHERME BALDO CARLOS |
| Contributors | MARLEY MARIA BERNARDES REBUZZI VELLASCO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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