The challenge of learning a new concept, object, or a new medical disease recognition without receiving any examples beforehand is called Zero-Shot Learning (ZSL). One of the major issues in deep learning based methodologies such as in Medical Imaging and other real-world applications is the requirement of large annotated datasets prepared by clinicians or experts to train the model. ZSL is known for having minimal human intervention by relying only on previously known or trained concepts plus currently existing auxiliary information. This makes the ZSL applicable in many real-world scenarios, from unknown object detection in autonomous vehicles to medical imaging and unforeseen diseases such as COVID-19 Chest X-Ray (CXR) based diagnosis. We introduce a novel and broaden solution called Few/one-shot learning, and present the definition of the ZSL problem as an extreme case of the few-shot learning. We review over fundamentals and the challenging steps of Zero-Shot Learning, including state-of-the-art categories of solutions, as well as our recommended solution, motivations behind each approach, their advantages over each category to guide both clinicians and AI researchers to proceed with the best techniques and practices based on their applications. We then review through different datasets inducing medical and non-medical images, the variety of splits, and the evaluation protocols proposed so far. Finally, we discuss the recent applications and future directions of ZSL. We aim to convey a useful intuition through this paper towards the goal of handling complex learning tasks more similar to the way humans learn. We mainly focus on two applications in the current modern yet challenging era: coping with an early and fast diagnosis of COVID-19 cases, and also encouraging the readers to develop other similar AI-based automated detection/recognition systems using ZSL.


翻译:学习新概念、对象或新医学疾病识别而不事先得到任何实例的挑战被称为零热学习(ZSL) 。在医学成像和其他现实世界应用中,深层次学习基础方法(如医学成像和其他应用)中的主要问题之一是需要临床医生或专家为培训模型而准备大量附加说明的数据集。人们知道,仅依靠以前已知或经过培训的概念以及现有的辅助信息,人类干预极少。这使得ZSL应用于许多复杂的现实世界情景中,从自主车辆中未知的物体探测到医学成像和意外疾病,如COVID-19 Chest X-Ray(CXR)的诊断。我们引入了一个创新和扩大的解决方案,称为“少/一拍”学习,并将ZSL问题的定义作为微小的学习的极端案例。我们审视了零热学习的基础和具有挑战性的步骤,包括基于现状的解决方案类别,以及我们推荐的解决方案背后的动机,以及他们在每个类别中的优势是指导临床师和AISL的早期诊断。我们用最先进的方法,然后用最先进的方法来学习他们未来的医学变异的版本。我们学习数据,然后学习他们未来的应用。

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