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麵向邊緣的醫療 AI — 機器學習和醫療保健分析

為醫療保健物聯網邊緣的放射、診斷和臨床應用構建設備,以最低的總體擁有成本實現最高的每瓦性能

概述

Xilinx 機器學習 (ML) 推斷可通過識別 X 光、超聲、數字病理學、皮膚病學以及眼科等方麵的異常,實現對危重疾病的早期檢測。其它應用還包括手術工具指導、藥物發現以及基因組分析等。Xilinx 及其合作夥伴生態係統可實現對廣泛醫療保健應用及設計方法的大幅改進。


麵向邊緣和雲端的醫療保健人工智能參考設計及開放式模型

醫療保健物聯網正在迅速加速實現雲連接臨床、診斷及放射設備資產和協作控製係統的機會,以利用機器學習來解讀其全部功能。醫院管理人員、IT、服務提供商和醫療設備製造商意識到這一優勢,並理解集成邊緣至雲端解決方案的需求,這將加快其上市進程。

Xilinx、Spline.ai 和 AWS 物聯網服務具有功能完備的醫療保健 AI 參考設計套件,以及運行在 Zynq® UltraScale+™MPSoC(集成在 ZCU104 平台上,作為邊緣器件)上的示例 X 光檢測模型,該模型具有極高的準確性以及極低的輸出時延。其開發主要使用麵向 Xilinx Zynq 架構的開源 Python 編程平台 PYNQ™ 以及可使這一集成輕鬆適用於其它臨床平台的 AWS Lambda 函數。
集成在 MPSoC 中的 Xilinx 深度學習處理單元 (DPU) 可為 AWS 物聯網 Greengrass 中的卷積神經網絡 (CNN) 加速。邊緣高性能加上雲端可擴展性,可使該解決方案可以作為臨床解決方案或醫療點 (POC) 解決方案在任何地方使用。該解決方案還可作為聯邦學習平台,輕鬆與任何現有大型醫療保健應用集成。

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Vitis AI 的 AI 工具套件

Xilinx 最新 AI 工具套件 Vitis™AI 版本 1.1 用於編譯深度學習模型,以運行加速推斷,顯著降低該解決方案成本。

醫療保健 AI 入門套件

Xilinx 和 Spline.ai 利用 Vitis-AI 以及將 Xilinx ZCU104 FPGA 板作為邊緣器件的 AWS 物聯網 Greengrass,針對肺部感染及新冠病毒預測係統開發了一款可擴展的智能解決方案。

使用 Vitis-AI 的 X 光圖像

Spline.ai 利用 Zynq UltraScale+ MPSoC 的實時功能和圖像處理特性來實施肺部感染及新冠病毒檢測模型,這對於了解感染程度和生成可視化熱圖非常有用。


VITIS AI 平台

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Vitis AI 開發環境是 Xilinx 的開發平台,可用於在 Xilinx 硬件平台(包括邊緣器件和 Alveo™ 卡)上進行人工智能推斷。它由優化的 IP、工具、庫、模型和示例設計組成。Vitis AI 以高效易用為設計理念,可在 Xilinx FPGA 和 ACAP 上充分發揮人工智能加速的潛力。

Xilinx 製定了一個完整的端到端流程,有助於軟件開發人員、硬件開發人員和數據科學家充分發揮現有機器學習生態係統優勢。在這個範例中,我們設計了一些工具,幫助我們的客戶直接解析模型圖,並訓練從普及型 ML 框架中節省下來的權重。

PYNQ — Zynq 上的 Python

“PYNQ”平台支持 Python 支持的邊緣分析和機器學習。PYNQ 是 Xilinx Zynq SoC 的一個軟硬件框架,可利用可編程硬件預處理傳感器及其它類型的數據,因此軟件分析在嵌入式處理器中非常高效。PYNQ 平台支持所有主要的 python 庫,如 Numpy、Scikit-Learn 和 Pandas 等。

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合作夥伴解決方案

解決方案提供商
說明 支持的器件
Spline.ai 從 X 光圖片進行肺部感染及新冠病毒檢測 Zynq UltraScale+
ZCU104
亞馬遜 Web 服務 (AWS) Xilinx Zynq UltraScale+ 醫療 AI 入門套件 Zynq UltraScale+
ZCU104

鏈接與參考

解決方案提供商 說明 支持的器件
Xilinx - Vitis 統一軟件平台 All Xilinx 平台
Xilinx - Vitis AI 自適應實時 AI 推斷加速
AI Model Zoo GitHub
All Xilinx 平台
Xilinx - PYNQ PYNQ 主頁
PYNQ 社區項目
Zynq UltraScale+
Zynq-7000
AWS IoT AWS 認證的 Xilinx 现金网博e百
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Xilinx – AWS 研討會
Zynq UltraScale+
Zynq-7000
用於醫療保健的 Xilinx 现金网博e百 麵向醫療保健的智能解決方案:影像、診斷及臨床設備 All Xilinx 平台
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X 射線分析:在邊緣器件上的醫療自適應 AI
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Vitis AI ModelZoo 醫療保健模型

2D 內窺鏡多類分割

數據集:EDD2020
模型:具有 ResNet18 特征提取器及多個預測頭的 Xilinx 自定義特征金字塔網絡
影像:通過我們的算法得出的影像結果
模型:下載
準確度:Dice = 80.45%, F2-score=79.15%
性能:ZCU102 79ms 時延、40fps

Vitis™ AI 皮膚損傷分類教程

數據集:HAM10000

皮膚損傷教程

模型:Github 介紹