Optimization algorithms
Dotaz
Zobrazit nápovědu
Several local search algorithms for real-valued domains (axis parallel line search, Nelder-Mead simplex search, Rosenbrock's algorithm, quasi-Newton method, NEWUOA, and VXQR) are described and thoroughly compared in this article, embedding them in a multi-start method. Their comparison aims (1) to help the researchers from the evolutionary community to choose the right opponent for their algorithm (to choose an opponent that would constitute a hard-to-beat baseline algorithm), (2) to describe individual features of these algorithms and show how they influence the algorithm on different problems, and (3) to provide inspiration for the hybridization of evolutionary algorithms with these local optimizers. The recently proposed Comparing Continuous Optimizers (COCO) methodology was adopted as the basis for the comparison. The results show that in low dimensional spaces, the old method of Nelder and Mead is still the most successful among those compared, while in spaces of higher dimensions, it is better to choose an algorithm based on quadratic modeling, such as NEWUOA or a quasi-Newton method.
- MeSH
- algoritmy * MeSH
- benchmarking * MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- práce podpořená grantem MeSH
- srovnávací studie MeSH
Four methods for global numerical black box optimization with origins in the mathematical programming community are described and experimentally compared with the state of the art evolutionary method, BIPOP-CMA-ES. The methods chosen for the comparison exhibit various features that are potentially interesting for the evolutionary computation community: systematic sampling of the search space (DIRECT, MCS) possibly combined with a local search method (MCS), or a multi-start approach (NEWUOA, GLOBAL) possibly equipped with a careful selection of points to run a local optimizer from (GLOBAL). The recently proposed "comparing continuous optimizers" (COCO) methodology was adopted as the basis for the comparison. Based on the results, we draw suggestions about which algorithm should be used depending on the available budget of function evaluations, and we propose several possibilities for hybridizing evolutionary algorithms (EAs) with features of the other compared algorithms.
Six population-based methods for real-valued black box optimization are thoroughly compared in this article. One of them, Nelder-Mead simplex search, is rather old, but still a popular technique of direct search. The remaining five (POEMS, G3PCX, Cauchy EDA, BIPOP-CMA-ES, and CMA-ES) are more recent and came from the evolutionary computation community. The recently proposed comparing continuous optimizers (COCO) methodology was adopted as the basis for the comparison. The results show that BIPOP-CMA-ES reaches the highest success rates and is often also quite fast. The results of the remaining algorithms are mixed, but Cauchy EDA and POEMS are usually slow.
- MeSH
- algoritmy * MeSH
- benchmarking metody MeSH
- lidé MeSH
- numerická analýza pomocí počítače MeSH
- teoretické modely * MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- práce podpořená grantem MeSH
- srovnávací studie MeSH
Proper classification of action potentials from extracellular recordings is essential for making an accurate study of neuronal behavior. Many spike sorting algorithms have been presented in the technical literature. However, no comparative analysis has hitherto been performed. In our study, three widely-used publicly-available spike sorting algorithms (WaveClus, KlustaKwik, OSort) were compared with regard to their parameter settings. The algorithms were evaluated using 112 artificial signals (publicly available online) with 2-9 different neurons and varying noise levels between 0.00 and 0.60. An optimization technique based on Adjusted Mutual Information was employed to find near-optimal parameter settings for a given artificial signal and algorithm. All three algorithms performed significantly better (p<0.01) with optimized parameters than with the default ones. WaveClus was the most accurate spike sorting algorithm, receiving the best evaluation score for 60% of all signals. OSort operated at almost five times the speed of the other algorithms. In terms of accuracy, OSort performed significantly less well (p<0.01) than WaveClus for signals with a noise level in the range 0.15-0.30. KlustaKwik achieved similar scores to WaveClus for signals with low noise level 0.00-0.15 and was worse otherwise. In conclusion, none of the three compared algorithms was optimal in general. The accuracy of the algorithms depended on proper choice of the algorithm parameters and also on specific properties of the examined signal.
- MeSH
- akční potenciály fyziologie MeSH
- algoritmy MeSH
- elektrofyziologie metody MeSH
- lidé MeSH
- neurony fyziologie MeSH
- počítačové zpracování signálu MeSH
- validace softwaru MeSH
- zvířata MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- zvířata MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- práce podpořená grantem MeSH
- srovnávací studie MeSH
- validační studie MeSH
Electroencephalography (EEG) has emerged as a primary non-invasive and mobile modality for understanding the complex workings of the human brain, providing invaluable insights into cognitive processes, neurological disorders, and brain-computer interfaces. Nevertheless, the volume of EEG data, the presence of artifacts, the selection of optimal channels, and the need for feature extraction from EEG data present considerable challenges in achieving meaningful and distinguishing outcomes for machine learning algorithms utilized to process EEG data. Consequently, the demand for sophisticated optimization techniques has become imperative to overcome these hurdles effectively. Evolutionary algorithms (EAs) and other nature-inspired metaheuristics have been applied as powerful design and optimization tools in recent years, showcasing their significance in addressing various design and optimization problems relevant to brain EEG-based applications. This paper presents a comprehensive survey highlighting the importance of EAs and other metaheuristics in EEG-based applications. The survey is organized according to the main areas where EAs have been applied, namely artifact mitigation, channel selection, feature extraction, feature selection, and signal classification. Finally, the current challenges and future aspects of EAs in the context of EEG-based applications are discussed.
- MeSH
- algoritmy * MeSH
- artefakty MeSH
- elektroencefalografie * metody MeSH
- lidé MeSH
- mozek * fyziologie MeSH
- rozhraní mozek-počítač MeSH
- strojové učení MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- přehledy MeSH
U osob s chronickým srdečním selháním při významné systolické dysfunkci levé komory a prodlouženém komplexu QRS slouží srdeční resynchronizační léčba (SRL) k nápravě synchronicity depolarizace myokardu. Míra zlepšení klinického stavu a echokardiografického nálezu po jejím zavedení však závisí na různých parametrech – strukturálních změnách myokardu, poruchách nitrokomorového vedení a umístění stimulačních elektrod. K individualizaci léčby lze na implantovaných SRL přístrojích nastavit různé parametry, z nichž nejdůležitější jsou AV a VV intervaly. Ačkoliv jejich optimalizace byla předmětem rozsáhlých klinických studií, nepochybný důkaz o prospěšnosti optimalizace těchto intervalů stále chybí. Nejčastěji se k hodnocení optimalizace používá echokardiografie a metody založené na intrakardiální elektrokardiografii. Kvůli nedostatkům ve statistickém zpracování však nelze označit některou z metod jako referenční nebo použitelnou v každodenní klinické praxi. Echokardiografie je zatížena značnou variabilitou výsledků, jejichž kvalita je navíc silně závislá na zkušenosti vyšetřujícího. Optimalizace na podkladě intrakardiálních elektrokardiogramů zatím neprokázala jasně lepší výsledky než empirické nastavení přístroje. Slibnější metodou se zatím jeví hodnocení hemodynamiky prstovou pletysmografií, neboť získaná data jsou vysoce reproducibilní a nezávislá na erudici vyšetřujícího. Zatím však chybějí randomizované multicentrické dvojitě zaslepené studie s prstovou pletysmografií, které by zhodnotily význam této metody v optimalizaci SRL. Měření informačního obsahu jakýchkoliv dat týkajících se optimalizace SRL, analýza jejich reproducibility a všeobecné používání konfidenčních intervalů by mohly též pomoci nalézt další použitelné metody. Při hodnocení výsledků je často nezbytná úzká spolupráce se statistikem.
In patients with heart failure, left ventricular systolic dysfunction and prolonged QRS complex, cardiac resynchronization therapy (CRT) is a treatment method aimed at restoration of myocardial depolarization synchronicity. However, the extent of clinical and echocardiographic improvement depends on anatomical relations in individual patients, on structural changes in the heart, on intrinsic electrical activation, and on the position of pacing leads. Many parameters of CRT devices may be changed in order to tailor the function of CRT to the needs of a particular patient; the most important among them is AV and VV interval. The largest trials studying CRT used various methods for optimization of these intervals but unequivocal proof of the benefit brought by optimization is still lacking. Many methods were evaluated, most frequently based on echocardiography and intracardiac electrogram interval measurement. However, drawbacks in statistics make the studies of limited value for establishing a reference method or guidance for daily practice. Echocardiography has inherent variability of results and is highly operator dependent. Optimization based on intracardiac electrogram intervals has not proved yet to be of clear benefit above arbitrary AV interval. The most promising method is finger plethysmography. Measured data are highly reproducible and operator-independent. A randomized multicenter double-blind study using finger plethysmography is needed to prove the value of this method and of CRT optimization in general. The measurement of information content in any data suitable for CRT optimization, analysis of reproducibility and general usage of confidence intervals may show other methods appropriate for it, too. The cooperation with a statistician is oftentimes a necessity.
- MeSH
- algoritmy MeSH
- dysfunkce levé srdeční komory diagnóza etiologie terapie MeSH
- echokardiografie metody využití MeSH
- hemodynamika MeSH
- kardiostimulace umělá * metody využití MeSH
- lidé MeSH
- metaanalýza jako téma MeSH
- pletysmografie metody využití MeSH
- počítačové zpracování signálu MeSH
- srdeční arytmie diagnóza komplikace terapie MeSH
- srdeční resynchronizační terapie * metody trendy využití MeSH
- srdeční selhání * MeSH
- statistika jako téma MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
- přehledy MeSH
Úvod: Srdeční resynchronizační léčba (SRL) hraje významnou úlohu v terapii srdečního selhání u pacientů s nízkou ejekční frakcí. Nicméně, signifikantní část pacientů se po implantaci SRL přístroje nezlepší. Optimalizace atrioventrikulárního a interventrikulárního intervalu může pomoct zlepšit klinický stav pacientů. Cíl: Cílem práce je porovnat optimalizaci atrioventrikulárního a interventrikulárního intervalu pomocí neinvazivního měření plochy pod křivkou transaortálního průtoku (aortic VTI) a pomocí invazivního měření maximální hodnoty první derivace tlaku v levé komoře (LVdP/dtmax) a pomocí algoritmu QuickOpt. Metodika: Patnáct non-responderů bylo optimalizováno neinvazivně – pomocí aortic VTI v porovnání s metodou QuickOpt. Kontrolní vyšetření bylo provedeno za tři měsíce: klinické a echokardiografické vyšetření. Deset non-responderů bylo optimalizováno invazivně – pomocí LVdP/dtmax v porovnání s metodou QuickOpt. Kontrolní vyšetření bylo provedeno za tři měsíce: klinické a echokardiografické vyšetření. Výsledky: Ve skupině s neinvazivní optimalizací (věk 74,3 roku [65,3; 84,3], 83,4 % mužů, etiologie: 66 % ischemická choroba srdeční, třída NYHA před optimalizací III v 66,7 %, III–IV ve 33,3 %, ejekční frakce levé komory 23,0 % [15,0; 32,0]) jsme nepotvrdili korelaci optimálního atrioventrikulárního a interventrikulárního intervalu zjištěného pomocí obou metod. Optimalizace měla vliv na zkrácení komplexu QRS. Po třech měsících sledování nebyla nalezena statisticky signifikantní změna v ejekční frakci a jiných parametrech ultrazvukového vyšetření či třídy NYHA. Ve skupině pacientů s invazivní optimalizací (věk 76,7 roku [66,6; 82,4], 90 % mužů, etiologie: 60 % ischemická choroba srdeční, třída NYHA před optimalizací III v 50 %, III–IV v 50 %, ejekční frakce levé komory 29,5 % [10,0; 35,0]) jsme nepotvrdili korelaci optimálního atrioventrikulárního a interventrikulárního intervalu zjištěného pomocí obou metod. Optimalizace měla vliv na zkrácení komplexu QRS. Po třech měsících jsme zjistili zlepšení ejekční frakce levé komory, ale ostatní echokardiografické parametry či třída NYHA zůstaly nezměněny. Závěr: Použití měření plochy pod křivkou transaortálního průtoku při optimalizaci srdeční resynchronizační léčby nepřineslo pacientům non-responderům užitek – echokardiografické parametry ani třída NYHA se při tříměsíčním sledování nezměnily. Použití invazivního měření maximální hodnoty první derivace tlaku v levé komoře vedlo ke zlepšení ejekční frakce, třída NYHA však zůstala nezměněna.
Background: Cardiac resynchronization therapy plays important role in treatment of heart failure patients with low left ventricular ejection fraction. However, a significant number of patients do not improve after implantation. Optimization of atrioventricular and interventricular delay could improve clinical status of these patients. Objectives: The purpose of this study was to compare optimization of atrioventricular (AV) and interventricular (VV) delays with aortic velocity-time integral (VTI) and with maximal value of the first derivative of a left ventricular pressure signal (LVdP/dtmax). Methods: Fifteen non-responders were optimized with aortic VTI method and QuickOpt. After 3 months the follow up echocardiography and clinical evaluation were done. Ten non-responders were optimized with LVdP/dtmax and QuickOpt. After 3 month follow up echocardiography and clinical evaluation were done. Results: In the first group of patients (age 74.3 years [65.3, 84.3], 83.4% male, etiology: 66% ischemic heart disease, NYHA class before optimization III 66.7%, III–IV 33.3%, LVEF 23.0% [15.0; 32.0]), no correlation between AV and VV delays setting obtained from aortic VTI and QuickOpt was found. Optimization generated shorter QRS complex. After 3 months of follow up, there was no change in echo parameters or NYHA class. In the second group of patients (age 76.7 years [66.6, 82.4], 90% male, etiology: 60% ischemic heart disease, NYHA class before optimization III 50%, III–IV 50%, LVEF 29.5% [10.0; 35.0]), no correlation between AV and VV delays setting obtained from LVdP/dtmax and QuickOpt was found. Optimization in this group of patients also generated shorter QRS complex. After 3 months, increase in LVEF was observed, but other echo parameters and NYHA class remained unchanged. Conclusion: Using aortic VTI guided optimization in CRT devices did not bring any profit for non-responder patients. Echocardiography parameters and NYHA status did not change in 3 month follow up. Using invasive LVdP/dtmax leads to a change in left ventricular ejection fraction, but NYHA class remains unchanged.
- MeSH
- algoritmy MeSH
- diagnostické techniky kardiovaskulární MeSH
- echokardiografie MeSH
- elektrokardiografie MeSH
- ischemická choroba srdeční MeSH
- kardiostimulace umělá * MeSH
- komorový tlak (srdce) * MeSH
- lidé středního věku MeSH
- lidé MeSH
- minutový srdeční výdej MeSH
- senioři MeSH
- srdeční selhání * patofyziologie terapie MeSH
- srdeční síně patofyziologie MeSH
- statistika jako téma MeSH
- ultrasonografie dopplerovská MeSH
- Check Tag
- lidé středního věku MeSH
- lidé MeSH
- mužské pohlaví MeSH
- senioři MeSH
- ženské pohlaví MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
This paper is focused on the design, implementation and verification of a novel method for the optimization of the control parameters (such as step size μ and filter order N) of LMS and RLS adaptive filters used for noninvasive fetal monitoring. The optimization algorithm is driven by considering the ECG electrode positions on the maternal body surface in improving the performance of these adaptive filters. The main criterion for optimal parameter selection was the Signal-to-Noise Ratio (SNR). We conducted experiments using signals supplied by the latest version of our LabVIEW-Based Multi-Channel Non-Invasive Abdominal Maternal-Fetal Electrocardiogram Signal Generator, which provides the flexibility and capability of modeling the principal distribution of maternal/fetal ECGs in the human body. Our novel algorithm enabled us to find the optimal settings of the adaptive filters based on maternal surface ECG electrode placements. The experimental results further confirmed the theoretical assumption that the optimal settings of these adaptive filters are dependent on the ECG electrode positions on the maternal body, and therefore, we were able to achieve far better results than without the use of optimization. These improvements in turn could lead to a more accurate detection of fetal hypoxia. Consequently, our approach could offer the potential to be used in clinical practice to establish recommendations for standard electrode placement and find the optimal adaptive filter settings for extracting high quality fetal ECG signals for further processing. Ultimately, diagnostic-grade fetal ECG signals would ensure the reliable detection of fetal hypoxia.
- MeSH
- algoritmy MeSH
- elektrody MeSH
- elektrokardiografie MeSH
- lidé MeSH
- monitorování plodu * MeSH
- počítačové zpracování signálu MeSH
- těhotenství MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- těhotenství MeSH
- ženské pohlaví MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
PURPOSE OF REVIEW: To discuss recent changes in the multiple sclerosis (MS) treatment algorithm and to present therapies currently in MS clinical trials. RECENT FINDINGS: High efficacy disease modifying therapies are optimally beneficial when used in the early, inflammatory phase of MS. Bruton's tyrosine kinase has emerged as an important therapeutic target for both relapsing and progressive forms of MS. Multiple therapies targeting remyelination failed to provide conclusive evidence of broad therapeutic benefit; however, more targeted approaches offer hope that myelin repair might be achieved resulting in specific clinical improvements. Strategies targeting chronic Epstein-Barr virus infection and dysbiosis of the gut microbiome are the first to link microbial risk factors for MS and therapeutic interventions. SUMMARY: A striking number of diverse treatments under investigation bodes well for development of better and more effective therapies in MS.
- MeSH
- algoritmy MeSH
- infekce virem Epsteina-Barrové * MeSH
- lidé MeSH
- remyelinizace * MeSH
- roztroušená skleróza * farmakoterapie MeSH
- virus Epsteinův-Barrové MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- přehledy MeSH
