EE Seminar: Learning to Sample

30 בדצמבר 2018, 15:30 
חדר 011, בניין כיתות-חשמל  

Speaker: Oren Dovrat

M.Sc. student under the supervision of Prof. Shai Avidan

 

Sunday, December .30th, 2018 at 15:30

Room 011, Kitot Bldg., Faculty of Engineering

 

Learning to Sample

 

Abstract

Processing large point clouds is a challenging task. Therefore, the data is often sampled to a size that can be processed more easily. The question is how to sample the data? A popular sampling technique is Farthest Point Sampling (FPS). However, FPS is agnostic to a downstream application (classification, retrieval, etc.). The underlying assumption seems to be that minimizing the farthest point distance, as done by FPS, is a good proxy to other objective functions. We show that it is better to learn how to sample. To do that, we propose a deep network to simplify 3D point clouds. The network, termed S-NET, takes a point cloud and produces a smaller point cloud that is optimized for a particular task. The simplified point cloud is not guaranteed to be a subset of the original point cloud. Therefore, we match it to a subset of the original points in a post-processing step. We contrast our approach with FPS by experimenting on two standard data sets and show significantly better results for a variety of applications.

EE Seminar: Optimal Sampling of a Noisy Multiple Output Channel

21 בינואר 2019, 15:00 
חדר 011, בניין כיתות-חשמל  

Speaker: Gaston Solodky

M.Sc. student under the supervision of Prof. Meir Feder

 

Monday, January 21th, 2019 at 15:00

Room 011, Kitot Bldg., Faculty of Engineering

 

Optimal Sampling of a Noisy Multiple Output Channel

 

Abstract

This thesis deals with an extension of Papoulis’ generalized sampling expansion (GSE) to a case where noise is added before sampling and the total sampling rate may be higher than the Nyquist rate. We look for the best sampling scheme that maximizes the capacity or minimizes the mean-square error (MSE) of the sampled channel between the input signal and the  sampled outputs signals, where the channels are composed of all-pass linear time-invariant (LTI) systems with additive Gaussian white noise. For the case where the total rate is between  and M times the Nyquist rate, the optimal scheme samples  outputs at Nyquist rate and the last output at the remaining rate. When  the optimal performance can also be attained by an equally sampled scheme under some condition on the LTI systems. Surprisingly, equal sampling is suboptimal in general. Nevertheless, for some total sampling rates where there is an integer relation between the number of channels and the total normalized rate, equal sampling achieves the optimal performance. When the total rate is between  to  times the Nyquist rate and the number of channels is greater than , we conjecture that the best scheme samples  outputs at Nyquist rate, one output at the remaining rate, and the last output is not sampled at all, similar to the best scheme when the total sampling rate is larger than  times the Nyquist rate. Finally, we proposed a reconstruction scheme and discuss the relation between maximizing the capacity and minimizing the MSE.

 

האם ניתן לנטר התנהגות באמצעות חיישן נייד ולנבא הופעת מחלה? האם ניתן לבנות מיקרוסקופ שיזהה אילו תאים בריאים ואילו נגועים, מבלי להזיק להם או 'לצבוע' אותם? כיצד מספקים מכשיריMRI  תמונה של המוח באופן לא פולשני, ולמה לתמונה הזו יש מגבלות? איך מבצעים עריכה גנטית? האם ביצוע של עריכה גנטית בעוברים באמת יפתור את כל המחלות הגנטיות? מה הסיכונים בכך?

 

אלה דוגמאות ספורות למהפכות שעולם הרפואה חווה בתחומי המניעה, האיבחון, הטיפול וניהול החיים במהלך מחלה. מהפכות אלה הן כולן תוצאה של טכנולוגיות הנדסיות. האיבחון והטיפול עושים כיום שימוש באמצעי דימות וניטור, בשיטות ממוחשבות, ובאמצעים לריצוף של נתונים אישיים של כל חולה ולהבנת השונות בין חולה לחולה. כל אלה לא היו זמינים אך לפני עשור והם מאפשרים זיהוי מוקדם וטיפול אישי המותאם לחולה ולהפרעה המדוייקת ממנה הוא סובל. למרות כל אלה, קיים עדיין פער רב מדי בין הרצון האנושי הבסיסי לאריכות ימים בבריאות, לבין מידת הסבל ממחלות שונות ומידת יכולתנו לפתור ולנהל מחלות אקוטיות או כרוניות. ההנדסה הביו-רפואית עוסקת במחקר ובפיתוח שיטות טכנולוגיות שמטרתן צמצום פער זה.   

 

הלימודים והמחקר בהנדסה מיוחדים בכך שהם מספקים שילוב מרתק ויישומי המבוסס על התנסות והבנה עמוקה הן של חוקי הטבע הבסיסיים (מתמטיקה, פיזיקה, כימיה, ביולוגיה ופיזיולוגיה) והן של השיטות הטכנולוגיות העומדות בבסיסן של המצאות ביו-רפואיות. שילוב ייחודי זה של העמקה בתחומים המשיקים לעולם הרפואי, תוך הבנה מלאה של כל העקרונות הפיזיקליים, ההנדסיים והתיאורטיים הוא הבסיס ללימודים בהנדסה הביו-רפואית.

 

מטרת הלימודים

מטרת תכנית הלימודים היא להכשיר מהנדסים ביו-רפואיים למשימות מחקר ופיתוח לתעשיית ההיי טק הביו-רפואית (תעשיית הביו-מד) ולמחקר אקדמי. המהנדסים המוכשרים יידעו להתמודד עם בעיות סבוכות הדורשות הבנה של מערכות ביולוגיות לצד הבנה עמוקה בתחומי ההנדסה השונים.

בוגרינו הופכים ליזמים בתחומים הביו-רפואיים ומשמשים בתפקידים בכירים בתעשיות ההיי טק והביו-מד בתפקידי מחקר ופיתוח, רגולציה וניהול. חלק מבוגרינו מתקדם למחקר בתארים מתקדמים, מאסטר ודוקטורט, באוניברסיטת ת"א או במרכזי מחקר, בתי חולים ומוסדות אקדמיים אחרים בארץ ובעולם.

 

לדף הפייסבוק של המחלקה

 

ד״ר רג׳א ג׳יריס חוקר למידה עמוקה של מחשבים, כיצד הם לומדים ואיך זה יכול לשמש אותנו.​

  • תגיות:

החוקר.ת מאחורי המחקר

בשנים האחרונות חלה התקדמות מאוד גדולה בתחום של למידה עמוקה, שהוא תת תחום של למידת מכונה (הידועה גם כאינטליגנציה מלאכותית בפי הקהל הרחב) שבו מנסים לגרום למחשב ללמוד לבד

 

ההתקדמות הזאת הובילה לשיפור אדיר בביצועים בתחומים כמו זיהוי אובייקטים, הבנת שפה, הבנת דיבור, שיפור איכות תמונה, נהיגה אוטונומית, רפואה (זיהוי גידולים מסריקות בצורה אוטומאטית) ועוד.

 

אחד הדברים שמעיבים על ההצלחה הגדולה של התחום הוא שאנחנו לא מבינים למה הכלים של למידה עמוקה הם כל כך חזקים. כלומר למה הם מצליחים לעשות דברים שכלים אחרים נכשלו בהם. כלומר איננו מבינים מה כל כך מיוחד בהם או מה נותן להם את היכולות שיש להםהבנה תיאורטית של כלים אלו מאוד חשובה בעיקר כאשר רוצים להשתמש בהם ביישומים רגישים כמו רפואה או נהיגה. 

 

המחקר של ד"ר גיריס, מבית הספר להנדסת חשמל של הפקולטה להנדסה אוניברסיטת תל-אביב מתבסס על תיאוריה אבל גם על שיפור תמונה ותכנון אופטיקה חדשה ולנסות לגרום למכונה להוציא מידע שאנחנו לא רואים. הוא וחוקריו מנסים לתת הבנה טובה יותר של הכלים הללו ובעזרת ההבנה הזאת לפתח כלים חדשים שמשיגים ביצועים טובים יותר.

 

עוד על ד"ר גיריס ומחקרו ניתן למצוא באתר שלו

 

 

EE Seminar: Hardware-limited task-based quantization

25 בדצמבר 2018, 15:00 
חדר 011, בניין כיתות-חשמל  

(The talk will be given in English)

 

Speaker:     Dr. Nir Shlezinger
                   Signal Acquisition Modeling and Processing Lab in the Technion

 

Tuesday, December 25th, 2018
15:00 - 16:00

Room 011, Kitot Bldg., Faculty of Engineering

 

Hardware-limited task-based quantization

 

Abstract

Quantization plays a critical role in digital signal processing systems. Quantizers are typically designed to obtain an accurate digital representation of the input signal, operating independently of the system task, and are commonly implemented using serial scalar analog-to-digital converters (ADCs). This talk is concerned with hardware-limited task-based quantization, where a system utilizing a serial scalar ADC is designed to provide a suitable representation in order to allow the recovery of a parameter vector underlying the input signal. We propose hardware-limited task-based quantization systems for a fixed and finite quantization resolution, and characterize their achievable distortion. Our results illustrate the benefits of properly taking into account the underlying task in the design of the quantization scheme.

 

Short Bio

Nir Shlezinger is postdoctoral researcher in the Signal Acquisition Modeling and Processing Lab in the Technion, Israel Institute of Technology. He completed his Ph.D. in Electrical Engineering at Ben-Gurion University, Israel, in 2017. His research interests are in the intersection of communications, information theory, and signal processing.

EE SEminar: Companding algorithm for enabling detection of malignant lesions in HDR CT mandibular images

26 בדצמבר 2018, 15:30 
חדר 011, בניין כיתות-חשמל  

Speaker:  Yuval Tamir

M.Sc. student under the supervision of Hedva Spitzer

 

Wednesday, December 26th, 2018 at 15:30

Room 011, Kitot Bldg., Faculty of Engineering

 

Companding algorithm for enabling detection of malignant lesions in HDR CT mandibular images
 

Abstract

            Compressing and expanding (companding) HDR computerized Tomography (CT) images of X-ray to a single window is still a relevant challenge for several body organs, even though different approaches have been examined. Besides the general need for simplification of the window setting method for diagnosis requirements, there are clinical needs for resection of malignant lesions in the mandible, for example. In this kind of organ (mandible) the lesions often exist in both the soft tissue and the bone. A suggested algorithm has to take into account the requirement to expose differently the same range of specific grey levels, which is presented at different body tissues.

We propose an adaptive multi-scale contrast companding (AMCC) algorithm. A contrast appears stronger or weaker according to its own value and according to its context contrast, at the different spatial resolutions. The AMCC algorithm successfully compands, with adaptive set of parameters, a large variety of mandibular CT HDR images and natural images as well. Two collaborating physicians evaluated the tumor boundaries, by the single presentation method in 108 mandibular CT window setting and algorithm output images. They found that 92% of all algorithm output images showed at least the same evaluations as the window method did, while 50% of the algorithm output images even yielded improved evaluations. When the evaluation of each slice was done simultaneously, by using both window setting (bone and soft tissue) and algorithm output images, 93% of the evaluations showed preference for the algorithm’s output images. We suggest here, for the first time, a low-cost method for companding the HDR images and ability to perform resection with optimal boundaries definition of mandibular lesions.

EE Seminar: The Performance Enhancement of Nanowire-Based Electrical Sensing Systems for Biological and Medical Applications

26 בדצמבר 2018, 15:00 
חדר 011, בניין כיתות-חשמל  

 

Speaker:  Itzhak Icin

M.Sc. student under the supervision of Prof. Fernando Patolsky

 

Wednesday, December 26th, 2018 at 15:00

Room 011, Kitot Bldg., Faculty of Engineering

 

The Performance Enhancement of Nanowire-Based Electrical Sensing Systems for Biological and Medical Applications

 

Abstract

 

            In recent years, silicon nanowires-based sensors had evolved rapidly and currently evoke great interest. These devices are suitable for extremely sensitive label-free, real-time sensing for the discovery of biological and chemical species. Silicon nanowires sense by decoding electrical fields, which is the key to discovery in such small dimensions. In this presentation, I will introduce the historical aspects from the Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET) phase, through Ion-Sensitive Field-Effect Transistor (ISFET), to Silicon Nanowires Field-Effect Transistors (SiNW-FET), in electro-physical terms, interconnectivity of molecules to the surface, and diffusion and laminar flow. Two approaches are presented for creating the devices: a top-down approach and a bottom-up approach. The common sensing methods that are used today in the field are direct current (DC) or single low-frequency, and they are presented here with surface modifications for examining ionic strength and the concentration of cardiac troponin T protein. This work compares various recent electrical sensing methods, and focuses on an alternating current (AC) technique. Impedance-based detection method, combined with SiNW-FET sensors, has the ability to improve the sensitivity range and molecule reaction rate. Both the comparison and results of the experimental setup are presented, as well as implications for future research.

 

EE Seminar: Activity recognition for medical diagnosis– old, current and future technologies

06 בינואר 2019, 15:00 
חדר 011, בניין כיתות-חשמל  

(The talk will be given in English)

 

Speaker:     Dr. Gaddi Blumrosen
                   IBM Research

 

SUNDAY, January 6th, 2019
15:00 - 16:00

Room 011, Kitot Bldg., Faculty of Engineering

 

Activity recognition for medical diagnosis– old, current and future technologies

Abstract

Motion and activity recognition and characterization, plays a major role in our life. Activity includes body’s daily life activities, body’s gestures, and its more wide sense also facial expressions. Accurate characterization of the activity, can contribute to well-being by assisting in fields like sport, and in medicine, where it enable detect abnormalities in human behavior, estimate medical score in diseases like Huntington, and Parkinson diseases, and enable continuous monitoring of medical condition. The advantage of automated medical diagnosis, while doing daily life activities are: 1) higher accuracy by applying advanced machine learning techniques and massive trained data, that can overcome human limitation and biases; 2)save patient time travel time to the clinic, clinician time, and minimize hospital resources; and 3) can be used to tune in real-time, drag delivery. In this talk, we will review the current activity assessment methodologies, like inertial sensors and video, and will show new ways for seamless activity monitoring, achieved by deploying new sensing techniques, like radar, sonar, Kinect, and pressure sensors. We will further present advanced methods, that were tailored to the sensors, and can recognize the activity type, level, and estimate medical scores.

Short Bio

Gaddi Blumrosen is a scientist specializing in activity recognition, medical assessment, and medical and biological signal modeling and processing. He holds a BsC, MsC, from the Technion, Tel Aviv, respectively in electrical engineering, and Phd degree from Hebrew University in computer science and biomedical engineering. His research span different areas of signal processing and modeling, and was published in over 25 papers in leading peer reviewed journals and conferences, and he holds 4 patents. In recent years, he conducted research in Tel Aviv University in collaboration of Tel-hashomer, Berkeley, MGH-Harvard medical school, and in New York University, in activity analysis, in providing methods to determine electrical stimulation parameters, and in facial expression analysis. Recently, Gaddi has finished two years research position in sensing computational biology in IBM research at the Computational Biology Center (CBC), where he used signal processing and machine learning techniques for gestures recognition, and for evaluation of Parkinson disease severity.

 

עמודים

אוניברסיטת תל אביב עושה כל מאמץ לכבד זכויות יוצרים. אם בבעלותך זכויות יוצרים בתכנים שנמצאים פה ו/או השימוש שנעשה בתכנים אלה לדעתך מפר זכויות
שנעשה בתכנים אלה לדעתך מפר זכויות נא לפנות בהקדם לכתובת שכאן >>