ChampKit: a framework for rapid evaluation of deep neural networks for patch-based histopathology classification
1. 本研究の学術的背景、研究課題の核心をなす学術的「問い」は何ですか？
本研究の学術的背景は、癌の診断を行うための組織学的画像分析である。最近、画像認識技術であるディープラーニングが進化し、組織学的画像分析のためのパッチレベルの分類に有用であることが示されています。本研究の学術的問いは、異なるネットワークの選択や設定方法の最適化によって、ヒストパスパッチの分類を行うためのモデルをどのように特定するかということです。
2. 本研究の目的及び学術的独自性と創造性は何ですか？
本研究の目的は、ヒストパスパッチの分類タスクにおける深層学習モデルの評価手法を提供することです。この目的を達成するために、私たちはChampKitというソフトウェアツールを開発しました。ChampKitは、公開された多数のデータセットと（事前に習得した）数百の深層学習モデルへのアクセスを提供し、自由に拡張可能です。本研究は、異なるパッチレベルの分類タスクのヒストパスデータセットに対して、さまざまな状況で最適なネットワークを同定することにより、ドメイン研究者とコンピューター科学者の両方を対象とした、包括的かつ再現性の高い評価体系を提供することで、学術的独自性と創造性を有します。
3. 本研究の着想に至った経緯や、関連する国内外の研究動向と本研究の位置づけは何ですか？
本研究は、ディープラーニングモデルの開発や改良を支援することを目的としています。関連する先行研究には、オープンアクセスのデータセットの提供や、ヒストパスパッチ分類に使用される言語処理やコンピュータビジョンのアルゴリズムの開発があります。本研究は、より包括的で再現性の高い評価システムを提供し、広く利用可能な機能を持つことによって、この分野の新たな進展を提供することを目指しています。
4. 本研究で何をどのように、どこまで明らかにした？
本研究では、ChampKitというソフトウェアツールを開発し、公開された六つのデータセットに対して、自己学習モデルと、ランダムな初期化モデル、ImageNetで事前学習されたモデルからの転移学習を使用したResNet18、ResNet50、R26-ViT（ハイブリッドビジョントランスフォーマー）を使用した適切なモデルの同定に成功しました。
5. 本研究の有効性はどのように検証した？
本研究では、ChampKitを使用し、異なる構成でトレーニングされた多数のニューラルネットワークを六つのデータセットに対して実験しました。事前学習とランダムな初期化の違いとその影響を調査したところ、結果にばらつきがあり、使用するデータセットやモデルによってはランダムな初期化の方が優れている場合もあることがわかりました。これからは、異なるデータセットに対して適切なアーキテクチャを探索することが、最適な結果を得るために重要であると示されました。