Provenance model implementation for medical images processing by AI

Bc. Miroslav Bezák

Bachelor's thesis

Anotácia:

Provenance je informácia popisujúca vývoj fyzického alebo digitálneho objektu, ktorú je možné využiť pre ohodnotenie jeho kvality. Cieľom tejto práce je navhrnúť a implementovať provenance model popisujúci spracovanie medicínskeho obrazového materiálu, ktoré je použité pri diagnostike karcinogénnych ochorení. Obrazový materiál je spracovávaný pomocou umelej inteligencie, preto aj výsledný provenance model dokumentuje tréning a následný výpočet. Vytvorený provenance model používa W3C PROV štandard pre popis provenance. Použité sú taktiež vybrané časti dodanej špecifikácie pre popis distribuovanej provenance. Provenance model sa inštanciuje pomocou sady skriptov, ktoré zachycujú jeden beh systému práce umelej inteligencie. Skripty takmer úplne simulujú prostredie, do ktorého by boli nasadené. Preskúmané boli rôzne prístupy a nástroje na generovanie provenance vrátane diskusie k ich využiteľnosti. Výsledný provenance model a skripty podporujú reprodukovateľnosť a vysvetliteľnosť systému umelej inteligencie.

Abstract:

Provenance is information describing the development of a physical or digital object that can be used to evaluate its quality. The goal of this thesis is to design and implement a provenance model for the processing of medical imaging material used in the diagnosis of carcinogenic diseases. The imaging material is processed using artificial intelligence, thus the provenance model documents the process of its training and subsequent calculation. The created provenance model uses the W3C PROV standard for provenance description. Selected parts of a provided technical specification for distributed provenance are also used. The resulting provenance model is instantiated with a set of scripts that capture the provenance of one execution of the artificial intelligence workflow. The scripts simulate the environment in which theywould be deployed to a nearly full extent. Various approaches and tools for provenance generation are examined during the thesis and their usability is discussed. The created provenance model and scripts support the reproducibility and explainability of the workflow.

Keywords

provenance, prov, W3C, artificial intelligence, machine learning, digital pathology

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 25. 5. 2021

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 30. 6. 2021
• Vedúci: Mgr. Rudolf Wittner
• Oponent: Elliot Fairweather, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Informatics

Bachelor programme / odbor:
Informatics / Computer Systems and Data Processing