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Model architecture level privacy leakage in neural networks

Science China(Information Sciences) 2024年第3期67卷 20-32页

作者： Yan LI Hongyang YAN Teng HUANG Zijie PAN jiewei lai Xiaoxue ZHANG Kongyang CHEN Jin LI Institute of Artificial Intelligent and Blockchain Guangzhou University Pazhou Lab

Privacy leakage is one of the most critical issues in machine learning and has attracted growing interest for tasks such as demonstrating potential threats in model attacks and creating model *** recent years, numerous studies have revealed various privacy leakage risks(e.g., data reconstruction attack, membership inference attack, backdoor attack, and adversarial attack) and several targeted defense approaches(e.g., data denoising, differential privacy, and data encryption). However, existing solutions generally focus on model parameter levels to disclose(or repair) privacy threats during the model training and/or model interference process, which are rarely applied at the model architecture level. Thus, in this paper, we aim to exploit the potential privacy leakage at the model architecture level through a pioneer study on neural architecture search(NAS) paradigms which serves as a powerful tool to automate a neural network *** investigating the NAS procedure, we discover two attack threats in the model architecture level called the architectural dataset reconstruction attack and the architectural membership inference attack. Our theoretical analysis and experimental evaluation reveal that an attacker may leverage the output architecture of an ongoing NAS paradigm to reconstruct its original training set, or accurately infer the memberships of its training set simply from the model architecture. In this work, we also propose several defense approaches related to these model architecture attacks. We hope our work can highlight the need for greater attention to privacy protection in model architecture levels(e.g., NAS paradigms).

关键词： neural architecture search data reconstruction attack membership inference attack

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可穿戴式心电信号R峰检测的心拍感知卷积网络

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南方医科大学学报 2022年第3期42卷 375-383页

作者：谭慧欣赖杰伟王祚季磊张一行王进亮宋育章阳维南方医科大学生物医学工程学院广东广州510515 广东省医学图像处理重点实验室广东广州510515 中国人民解放军总医院医疗保障中心信息科北京100853 心韵恒安医疗科技(北京)有限公司北京100142 美国加州大学河滨分校美国加利福尼亚州河滨92521

目的实现可穿戴式心电信号的R峰检测,为准确估计心率、心率变异性等生理参数提供基础。方法采用全卷积网络预测R峰热图,对热图进行峰值定位获得R峰位置。引入心拍感知模块,联合心拍数量预测任务和R峰热图预测任务进行学习,提高卷积网... 详细信息

目的实现可穿戴式心电信号的R峰检测,为准确估计心率、心率变异性等生理参数提供基础。方法采用全卷积网络预测R峰热图,对热图进行峰值定位获得R峰位置。引入心拍感知模块,联合心拍数量预测任务和R峰热图预测任务进行学习,提高卷积网络对全局上下文信息的提取能力。心拍感知模块预测的心拍数量还可估计R-R间期,用作峰值定位的峰间最小水平距离。为满足移动端的实时应用,采用深度可分离卷积减小模型的参数量和计算量。结果实验仅使用可穿戴式心电数据训练模型。测试中定位误差容忍度设置为150 ms时,本文方法在可穿戴式心电数据集和公开数据集LUDB上的R峰检测灵敏度均高达100%,真阳率均超过99.9%;对于时长10 s的ECG信号,R峰检测CPU耗时约为23.2 ms。结论本文方法对可穿戴式和常规心电信号的R峰检测均可达到良好效果,且满足R峰检测的实时性需求。

关键词：可穿戴式心电信号 R峰检测心拍感知卷积网络

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基于DenseNet的心电数据自动诊断算法

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南方医科大学学报 2019年第1期39卷 69-75页

作者：赖杰伟陈韵岱韩宝石季磊石亚君黄志聪阳维冯前进南方医科大学生物医学工程学院广东广州510515 广东省医学图像处理重点实验室广东广州510515 中国人民解放军总医院心血管内科北京100853 心韵恒安医疗科技(北京)有限公司北京100094

目的使用卷积网络训练多导联心电图数据,并将新的心电数据准确地分类,为医生提供可靠的辅助诊断信息。方法先用带通滤波器对数据进行预处理,使用信号分帧的方式调整不同长度的数据处于同样的大小,便于网络的训练测试;同时采用增加样本... 详细信息

目的使用卷积网络训练多导联心电图数据,并将新的心电数据准确地分类,为医生提供可靠的辅助诊断信息。方法先用带通滤波器对数据进行预处理,使用信号分帧的方式调整不同长度的数据处于同样的大小,便于网络的训练测试;同时采用增加样本的方法扩充数据整体,增加异常样本的检出率;针对不同导联的差异性使用深度可分离卷积更有针对性地提取不同通道的特征。使用基于DenseNet的分类模型对多个标签分别训练二分类器,完成多标签分类任务。结果对数据的正异常识别准确率可以达到80.13%,灵敏度,特异度和F1分别为80.38%,79.91%和79.35%。结论本文提出的模型能快速并有效地对心电数据进行预测,在GPU上单个数据的运行时间约在33.59 ms,实时预测结果能满足应用需求。

关键词：心电预处理信号分帧深度可分离卷积密集连接型卷积网络

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12导联穿戴心电设备在院前诊断急性ST段抬高型心肌梗死中的应用

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南方医科大学学报 2022年第10期42卷 1566-1571页

作者：沈娟陈韬赖杰伟阳维修建成韩宝石石亚君陈韵岱郭军解放军总医院第六医学中心心血管学部北京100048 解放军医学院北京100853 南方医科大学广东广州510515

目的探索12导联穿戴心电设备在院前诊断急性ST段抬高型心肌梗死(STEMI)的应用价值。方法选取2019年1月-2021年8月“全国心电一张网”中使用12导联穿戴心电设备危急值预警ST改变的441例患者心电图,回顾性分析STEMI病例的基本特点、响... 详细信息

目的探索12导联穿戴心电设备在院前诊断急性ST段抬高型心肌梗死(STEMI)的应用价值。方法选取2019年1月-2021年8月“全国心电一张网”中使用12导联穿戴心电设备危急值预警ST改变的441例患者心电图,回顾性分析STEMI病例的基本特点、响应时间及被检者主诉;分析院前穿戴心电图人工判读的STEMI病例、穿戴设备AI智能诊断的STEMI病例的诊断准确性。结果院前穿戴心电图医生判读为STEMI的患者共89例,其中58例线上预警后去医院就诊,转诊率为65.17%。心电图诊断评估平均用时为153.02 s,心电图诊断审核平均用时为178.06 s。院前穿戴心电图人工判读STEMI、院前穿戴心电设备AI诊断STEMI的敏感度分别为100%、88.37%,特异度分别为95.40%、79.31%。院前穿戴心电图人工判读STEMI、穿戴心电设备AI智能诊断STEMI与临床确诊STEMI具有较高的一致性。结论 12导联穿戴心电设备能够在医院外场景准确记录STEMI患者的心电图,并实现短时间内上传且快速获得诊断。院前穿戴心电图无论是人工判读还是AI诊断STEMI的准确性率均较高。

关键词： 12导联穿戴心电设备 ST段抬高型心肌梗死敏感度特异度

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室上性心动过速机制的智能分类模型:基于十二导联穿戴式心电设备

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南方医科大学学报 2024年第5期44卷 851-858页

作者：王泓森米利杰张越葛兰赖杰伟陈韬李健时向民修建成唐闵阳维郭军解放军总医院第六医学中心心血管病医学部北京100048 中国医学科学院阜外医院心律失常中心北京100037 南方医科大学生物医学工程学院广东广州510515 南方医科大学南方医院心内科广东广州510515

目的基于十二导联穿戴式心电设备,探索室上性心动过速(SVT)机制鉴别的智能分类模型。方法选取356份SVT的穿戴式心电图,通过五折交叉验证的方式随机分为训练集、验证集建立智能分类模型,选取2021年10月~2023年3月诊断为SVT并行电生理检... 详细信息

目的基于十二导联穿戴式心电设备,探索室上性心动过速(SVT)机制鉴别的智能分类模型。方法选取356份SVT的穿戴式心电图,通过五折交叉验证的方式随机分为训练集、验证集建立智能分类模型,选取2021年10月~2023年3月诊断为SVT并行电生理检查及射频消融术的患者共101例作为测试集。对比心动过速诱发前后的心电图参数改变,基于多尺度深度神经网络,并加入窦性心律对比图增强训练,建立SVT机制分类的智能分类模型并验证诊断效能。进一步提取II,III,V1三导联心电信号建立分类模型,并对比其与十二导联智能分类模型的效能。结果101例测试集中68例为房室结折返性心动过速,33例为房室折返性心动过速。预训练模型在验证集中识别房室结折返性心动过速的最高精确率-召回率曲线下面积达到0.9492,F1评分为0.8195。最终II导联,III导联,V1导联,三导联与十二导联智能分类模型于测试集中的总F1评分分别为0.5597,0.6061,0.3419,0.6003与0.6136。对比十二导联,III导联的净重新分类指数与综合判别改善指数分别为-0.029(P=0.714)与-0.005(P=0.817)。结论基于多尺度深度神经网络,初步建立了穿戴式心电图对SVT机制分类的智能分类模型,并具有一定的准确性。

关键词：穿戴式心电图室上性心动过速十二导联心电图多尺度深度神经网络房室结折返性心动过速房室折返性心动过速

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一种新型Rail-to-Rail运算放大器的设计与分析

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半导体技术 2000年第1期25卷 57-60页

作者：张杰伟柯菁华赖宗声华东师范大学电子科学技术系专用集成电路与系统国家重点实验室上海200062

提出了一种采用线性跨导输入级的Rail-to-Rail运算放大器,输入级的跨导基本实现了与共模输入电压无关,而只与工艺参数和工作电压有关。采用了复合晶体管的设计,使等效NMOS和等效PMOS的电学参数一致,摈弃了由于PMOS及NMOS的不一致性而采... 详细信息

提出了一种采用线性跨导输入级的Rail-to-Rail运算放大器,输入级的跨导基本实现了与共模输入电压无关,而只与工艺参数和工作电压有关。采用了复合晶体管的设计,使等效NMOS和等效PMOS的电学参数一致,摈弃了由于PMOS及NMOS的不一致性而采取的补偿措施,输出级采用甲乙类CMOS结构。

关键词：线性跨导输入运算放大器设计

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单宁辅色刺葡萄花色苷微胶囊的制备、表征及贮藏稳定性

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食品科学 2024年第19期45卷 15-25页

作者：张淑淑张菊华罗艺璇赖慧婷于杰伟刘伟湖南大学生物学院隆平分院湖南长沙410125 湖南省农业科学院农产品加工研究所湖南长沙410125 天朝上品(贵州)葡萄酒有限公司贵州贵阳550018

采用单宁辅色结合微胶囊化的方法实现刺葡萄花色苷的稳态化。选取不同葡萄糖当量(dextrose equivalent,DE)值的麦芽糊精作壁材结合单宁辅色,采用真空冷冻干燥制备刺葡萄花色苷微胶囊。结果表明:DE12麦芽糊精包埋单宁辅色花色苷微胶囊(12... 详细信息

采用单宁辅色结合微胶囊化的方法实现刺葡萄花色苷的稳态化。选取不同葡萄糖当量(dextrose equivalent,DE)值的麦芽糊精作壁材结合单宁辅色,采用真空冷冻干燥制备刺葡萄花色苷微胶囊。结果表明:DE12麦芽糊精包埋单宁辅色花色苷微胶囊(12-辅色微胶囊)的包埋率最高,达(99.23±0.31)%,其吸湿性和热稳定性也优于其他微胶囊,4种微胶囊的表面形态均呈玻璃状结构,经辅色的花色苷微胶囊的L^(*)值与a^(*)值较未辅色的高,b^(*)值较未辅色的低。差示扫描量热分析表明12-辅色微胶囊具有更高热变性温度,具有更高的热稳定性;傅里叶变换红外光谱确认了辅色花色苷被麦芽糊精成功包埋。12-辅色微胶囊具有良好的缓释性能和抗氧化能力,其在模拟胃消化液中花色苷释放率为(56.84±0.02)%,模拟肠消化液中1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除率(50.15±0.38)%;降解过程符合一级动力学模型,具有较好的贮藏稳定性。同时,在刺葡萄汁加工应用中微胶囊可有效降低巴氏杀菌过程中花色苷的损失。

关键词：刺葡萄花色苷辅色微胶囊化表征贮藏抗氧化

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跗骨窦切口与切开复位内固定术治疗SandersⅡ、Ⅲ型跟骨骨折的预后对比

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广州医科大学学报 2023年第3期51卷 50-53页

作者：陈宇斐赖建鸿梁杰威廖烨明南海区第五人民医院骨科广东佛山528231

目的:对比研究跗骨窦切口与切开复位内固定术治疗SandersⅡ、Ⅲ型跟骨骨折的临床效果及预后情况。方法:回顾性选取2020年1月到2022年7月南海区第五人民医院的62例SandersⅡ、Ⅲ型跟骨骨折患者的临床资料,根据手术方法的不同分为研究组... 详细信息

目的:对比研究跗骨窦切口与切开复位内固定术治疗SandersⅡ、Ⅲ型跟骨骨折的临床效果及预后情况。方法:回顾性选取2020年1月到2022年7月南海区第五人民医院的62例SandersⅡ、Ⅲ型跟骨骨折患者的临床资料,根据手术方法的不同分为研究组与对照组,每组31例。研究组采用跗骨窦切口微创手术治疗,对照组采用切开复位内固定术治疗。比较两组手术时间、失血量、住院时间、伤口愈合时间及伤口并发症。于术后3个月进行随访,采用跟骨侧轴位X线片测量Bohler角、Gissane角,采用Maryland足部功能评分评估足部功能恢复情况。结果:与对照组相比,研究组的手术时间、住院时间、伤口愈合时间更短,失血量更少(P<0.05);对照组浅表感染、血肿等术后伤口并发症发生率25.81%(8/31)高于研究组3.23%(1/31)(P<0.05);末次随访时研究组Bohler角、Gissane角均大于对照组,Maryland评分高于对照组(均P<0.05)。结论:与切开复位内固定术相比,用跗骨窦切口微创手术治疗SandersⅡ、Ⅲ型跟骨骨折的效果较好,不仅可有效地改善患者的围手术期指标,还能降低其术后伤口并发症的发生率,促进其足踝功能的恢复。

关键词：跟骨骨折切开复位内固定术跗骨窦切口微创

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离体检测方法预测三氯乙烯致敏性

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中国职业医学 2018年第3期45卷 279-284页

作者：曾丽海郑杰蔚谢植伟钟怡洲李国樑梁博萱殷霄赖关朝黄振烈广东省职业病防治院广东省职业病防治重点实验室广东广州510300

目的采用人急性单核细胞白血病细胞系的THP-1细胞预测三氯乙烯(TCE)的致敏性及最佳的致敏剂量。方法离体培养THP-1细胞,以不同浓度2,4-二硝基氯苯(DNCB)、十二烷基硫酸钠(SDS)、叔丁基对苯二酚(tBHQ)和TCE与THP-1细胞共孵育24 h,采用流... 详细信息

目的采用人急性单核细胞白血病细胞系的THP-1细胞预测三氯乙烯(TCE)的致敏性及最佳的致敏剂量。方法离体培养THP-1细胞,以不同浓度2,4-二硝基氯苯(DNCB)、十二烷基硫酸钠(SDS)、叔丁基对苯二酚(tBHQ)和TCE与THP-1细胞共孵育24 h,采用流式细胞仪检测细胞表面标志物分化抗原(CD)86和CD54的表达,确定致敏检测的最佳剂量范围,并以相对荧光强度(RFI,CD86)≥150和RFI(CD54)≥200为标准,预测TCE的致敏性及最佳致敏剂量。结果采用THP-1细胞评价致敏性的合适浓度范围可能为细胞相对存活率在75.0%~100.0%时的浓度,DNCB在浓度为20.83、25.00和30.00μmol/L时,tBHQ在浓度为5.80μmol/L时,TCE在浓度为8.33、10.00和12.00 mmol/L时,均具有致敏性;SDS为非致敏物。TCE浓度为8.33 mmol/L时,CD86和CD54表达量最大,为最佳致敏剂量。结论 TCE的最佳致敏剂量为8.33 mmol/L,可为后续TCE致敏毒性通路的研究提供剂量设计的依据。

关键词：三氯乙烯皮肤致敏 THP-1细胞离体实验分化抗原

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1,2-二氯乙烷通过线粒体通路诱导人星形胶质细胞凋亡研究

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中国职业医学 2018年第4期45卷 417-423页

作者：陈铿铿赖关朝曾丽海梁博萱钟怡洲陈念光黄曼琪郑杰蔚江亮林莉刘俊江俊莹郑倩玲黄振烈广东省职业病防治院广东省职业病防治重点实验室广东广州510300 中山大学公共卫生学院 510275 南方医科大学公共卫生学院食物安全与健康研究中心 510515 广东药科大学公共卫生学院 510315

目的通过筛选细胞凋亡差异表达蛋白,探讨1,2-二氯乙烷(1,2-DCE)诱导人星形胶质细胞(HAs)凋亡的相关分子机制。方法以终浓度分别为0~80 mmol/L或0~40 mmol/L的1,2-DCE染毒HAs,培养24 h后,采用磷脂结合蛋白Ⅴ-异硫氰酸荧光素/碘化丙啶流... 详细信息

目的通过筛选细胞凋亡差异表达蛋白,探讨1,2-二氯乙烷(1,2-DCE)诱导人星形胶质细胞(HAs)凋亡的相关分子机制。方法以终浓度分别为0~80 mmol/L或0~40 mmol/L的1,2-DCE染毒HAs,培养24 h后,采用磷脂结合蛋白Ⅴ-异硫氰酸荧光素/碘化丙啶流式细胞技术检测细胞凋亡,采用AAH-APO-1-2蛋白芯片筛选差异表达蛋白,采用实时荧光定量-聚合酶链式反应(qRT-PCR)验证相关蛋白的差异表达基因。结果在1,2-DCE浓度为0~80 mmol/L时,随着染毒剂量增加,HAs细胞总凋亡率升高,呈剂量-效应关系(P<0.01)。凋亡蛋白芯片筛选出7个差异表达蛋白,其中,与对照组比较,胰岛素样生长因子结合蛋白(IGFBP)-1、IGFBP-4和细胞色素C(Cyto C)表达均上调,P27、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)、B淋巴细胞瘤-2相互作用的细胞死亡中介物(BIM)和BH3交叉域死亡受体激动剂(BID)表达均下调。差异表达基因的qRT-PCR验证结果显示,40 mmol/L剂量组HAs中IGFBP-1、IGFBP-4和Cyto C的mRNA表达上调,与蛋白芯片的表达趋势一致;该组HAs中Caspase-3、BIM、BID的mRNA表达也上调。结论 1,2-DCE可能通过线粒体通路诱导HAs凋亡。

关键词： 1,2-二氯乙烷人星形胶质细胞细胞凋亡线粒体通路差异表达蛋白芯片

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