第10回ABiS脳画像解析チュートリアル

ここは、2021年12月18-19日に開催予定である 『先端バイオイメージング支援プラットフォーム・ABiSチュートリアル』 の受講者を対象とした情報提供サイトです。新しい情報があれば、随時このサイトへ追加していきますので、定期的にアクセスするようにして下さい

会場案内

今回はWeb開催となります
Zoomの開始時間は、08：30 です

チュートリアルのスケジュール(予定)

日程	内容
12月18日
08:30	Zoomオープン
09:00-09:05	開会
09:05-11:30	第1部: 前処理(東京都健康長寿医療センター・下地)
09:05-10:10	第1部(1): 脳MRIをMNI空間へ変換
10:20-11:30	第1部(2): 訓練、検証、試験
11:30-12:30	-- 昼食 --
12:30-14:40	第2部: 脳画像解析のためのPython入門(筑波大学・根本)
12:30-13:30	第2部(1): Python入門(1)
13:45-14:45	第2部(2): Python入門(2): NumPyを中心に
15:00-17:45	第3部: 深層学習入門
15:00-16:15	第3部(1): 深層学習の概要
16:30-17:45	第3部(2): 手書き数字の分類
17:45-18:00	質疑応答
12月19日
08:30	Zoomオープン
09:00-17:40	第4部: 深層学習による画像分類(下地)
09:00-10:10	第4部(1): 画像データと numpy配列
10:20-11:30	第4部(2): OASISデータセット
11:30-12:30	-- 昼食 --
12:30-13:40	第4部(3): 畳み込み層とプーリング層
13:50-15:00	第4部(4): 過学習と未学習
15:10-16:20	第4部(5): データの水増し、正則化、ドロップアウト
16:30-17:40	第4部(6): 早期終了のコールバック
17:40-18:00	質疑応答

予習

テキストは、画面左上の sf_share アイコンをクリックしていただき、"abis-202112" → "textbook" → "textbook.html" をクリックしていただくと、当日のテキストのリンクが一覧になっています。内容は直前までアップデートされていきますが、事前に目を通していただくと、余裕をもってチュートリアルに参加できると思いますので目を通しておくことをおすすめします

パソコンの準備について

チュートリアルでは、受講者にご自身でPCを準備して頂き、実際に操作しながらコマンドラインについて学んでいきます。PCのスペックについては、以下の 推奨条件 を参考にして下さい
- OS: Windows10 64bit版または macOS 10.14.6（Mojave）- 12.0.1 (Monterey）
- CPU: Intel Core i7/i9、Intel Core i5（クロック周波数2.0GHz以上）、または AMD Ryzen 5以上の性能を有するもの 注意: 現在、Apple M1はVirtualBoxで仮想マシンを動作できないため、サポート対象外となります
- メモリ：8GB以上 (可能ならば16GB以上を推奨します)
- ハードディスク：100GB以上の空き容量 (外付けハードディスクも可)
- 2ボタン以上のUSBマウス (必須ではありませんが、持っていると便利です)
- 2画面のディスプレイ (自身の作業用とZoomの画面をうつすために2画面を推奨します。2画面が準備できない方は、Zoomの画面をうつすためだけのPCやタブレットを準備してください)

事前準備

チュートリアルの準備には、約8-10時間必要となります。時間に十分に余裕をもって準備をされてください。なお、準備が終わった方にのみ当日のZoomのリンクが送信されますので、必ず準備を行ってください。準備なしの参加はできません
チュートリアルに向けて、以下の準備をお願いします

A. チュートリアル用Lin4Neuro仮想アプライアンスのダウンロード (2-3時間)

B. VirtualBoxのインストール (10分)

C. VirtualBoxへのLin4Neuroのインポート (15分)

D. 仮想マシンの設定 (5分)

E. Lin4Neuroの起動と設定 (10分)

F. チュートリアルテキストの入手 (3分)

G. 受講のためのスクリプト実行 (30分)

参考. 仮想マシンの削除 (チュートリアル後、不要になった場合)
今回は完全オンライン開催ですが、受講者専用サイトに記載されているVirtualBox＋Lin4Neuroの組み合わせで参加することで、過去のチュートリアルと同様にチューターや講師による手厚いサポートが受けることができます。脳画像解析の初心者の方々は受講者専用サイトに記載されている通りに事前準備を行いチュートリアルへ参加することを強く推奨します
自分自身で基礎的なトラブルシューティングが行える脳画像解析の経験が豊富な中級者以上の方々は、受講者専用サイトに記載されている以外の解析環境（例えば受講者自身が構築した解析環境など）でもチュートリアルに参加可能ですが、原則としてチューターによるサポートの対象外とさせて頂きますので、ご理解、ご協力の程、よろしくお願いします
Lin4Neuroは今回のチュートリアルにあわせてアップデートされています。過去のLin4Neuroは使用できませんのでご注意ください
ソフトウェアとデータのダウンロードで合計 30GB程度ダウンロードします。Pocket Wi-Fiなどでは確実にパケ死しますので、職場やご自宅のLAN環境から作業してください
チュートリアルに十分な環境で参加していただくために、受講環境を整えたうえで、スクリプトを実行してその値が正しい場合に限り当日のZoomアドレスをお送りします。従って、11月下旬までに必ず以下の手順を実行してください

A. チュートリアル用Lin4Neuro仮想アプライアンスのダウンロード (所要時間約1-2時間)

分散ダウンロード(推奨): Lin4Neuroは16GBありますので、分散ダウンロードできるプログラムを準備してあります。自身の環境にあわせて以下の対処を行ってください。Lin4Neuroを16のファイルに分割してダウンロードします。ネットワークの環境にもよりますが、1ファイルあたり5-10分程度かかりますので、ダウンロード終了に約1-2時間かかるとお考えください
- Windows10
  - Windows用ダウンローダーをダウンロードします
  - l4n_win.zip を展開します
  - l4n_win フォルダの中にある get_L4N_win.bat をダブルクリックします
  - 「WindowsによってPCが保護されました」という画面が出ますので、「詳細情報」をクリックします
  - 右下に「実行」ボタンが出ますので、実行をクリックします
  - コマンドプロンプトの画面が立ち上がり、aria2cというプログラムによるダウンロードが始まります
  - ダウンロードが完了すると、L4N-2004-abis-20211110 フォルダの中に L4N-2004-abis-20211110.ova というファイルが生成されます
- macOS
  - macOS用ダウンローダーをダウンロードします
  - l4n_mac.zip を展開します
  - l4n_mac フォルダの中にある get_L4N.command をダブルクリックします
  - 下図のように「開発元が未確認のため開けません。」と出るので、一度OKを押して、閉じます
  - 画面左上のAppleメニューから、システム環境設定をクリックし、「セキュリティとプライバシー」をクリックします
  - 「get_L4N.commandは開発元を確認できないため、使用がブロックされました。」の右側にある「このまま開く」をクリックします
  - 「開発元を検証できません。開いてもよろしいですか？」に対して、「開く」を選択します
  - そうすると、ターミナルが起動し、ダウンロードがはじまります
  - ダウンロードが完了すると、ダウンロードフォルダの L4N-2004-abis-20211110 フォルダの中に L4N-2004-abis-20211110.ova というファイルが生成されます
一括ダウンロード: 十分にネットワークが安定している方は、以下からダウンロードしてください。その際、リンクを右クリックして、「名前をつけて保存」から保存してください。16GBありますのでダウンロードには約1時間かかります。ネットワークが細い方は、上の分割ダウンロードを選択してください
- L4N-2004-abis-20211110.ovaのダウンロード{:target="_blank"}
- L4N-2004-abis-20211110.ovaのmd5値は、1a43b114f264458230f2265dba11e492 になります。ファイルサイズの検証にお使いください
  - macOSならば、openssl md5 L4N-2004-abis-20211110.ova で確認できます
  - Windowsならば、PowerShellから、Get-FileHash -Algorithm md5 L4N-2004-abis-20211110.ova で確認できます

B. VirtualBox 6.1.28以降のインストール (所要時間約10分)

チュートリアルでは、**VirtualBox 6.1.28以降の上で Lin4Neuro を動作させます。最新版の Lin4Neuro は、VirtualBox 6.1.28で最適化されているため、前のバージョンのVirtualBoxを使用の方は必ず6.1.28にアップグレードしてください。**特にmacOSは、以前のバージョンでは仮想マシンが立ち上がらない不具合がありますのでご注意ください。なお、アップグレードする際は、一度、VirtualBoxを終了させないとエラーとなりますのでご注意ください。

VirtualBoxのサイト{:target="_blank"} から、ご自身のOSにあったVirtualBoxのインストーラーをダウンロードします
ダウンロードしたインストーラーを用いてVirtualBox 6.1 をインストールします
インストール後、VirtualBoxを起動します
- macOSでインストールに失敗する場合は、macOS High Sierra以降で VirtualBox のインストールに失敗する時の最終的な対処法{:target="_blank"} を参照ください

C. Lin4Neuro仮想アプライアンスのインポート (所要時間約15分)

(Windowsで、ディスプレイが推奨サイズ(150%)だと、「次へ」や「インポート」などの画面下部が隠れてしまうことがあります。その際は、Windowsの設定で推奨サイズを100%にしたり、ファイルを指定した後にEnterを押すなどすれば対応できます)
ダウンロードした仮想アプライアンス (L4N-2004-abis-20211110.ova) を用いて仮想マシンをインポートします
VirtualBoxのメニューから ファイル → 仮想アプライアンスのインポート を選択します
ファイルに、ダウンロードした L4N-2004-abis-20211110.ova を指定し、 次へ をクリックします
設定画面が出ます。ひとつだけ気をつけていただきたいのが、 Machine Base Folder です。このフォルダの下に仮想マシンがインストールされます。必ず、100GB以上あいているところを指定してください(容量が十分にある場合は、デフォルトのままでかまいません)。外部ハードディスクを指定することもできます。SDカードは、速度が異常に遅く実用性に耐えられませんので、使わないでください
設定を確認したうえで、 インポート をクリックしてください
インポートには10−15分程度かかります。辛抱強くお待ちください
インポートが終了すると、VirtualBoxのメイン画面に、 L4N-2004-abis が表示されます

D. 仮想マシンの設定 (所要時間約5分)

1. 共有フォルダの設定

30GB以上あいているところに、Macの方はFinderから、Windowsの方はエクスプローラーから、 share というフォルダを作成します。すべて小文字で作成してください
あとで確認するため、作成した share フォルダに、何か適当なファイルを入れておいてください
VirtualBoxのメイン画面で、L4N-2004-abisをクリックし、選択してから、設定をクリックします
設定画面の左側のペインで 共有フォルダー をクリックしたうえで、画面右側の共有フォルダを追加するアイコンをクリックします
フォルダーのパス の右側の▼から、その他... を選択し、先程作成した share フォルダを選択します
フォルダー名が share になっていることを確認します
読み込み専用 と 自動マウント はチェックが入っていないことを確認してください
このうえで、 OK をクリックします
これで、設定は終了です

E. Lin4Neuroの起動と設定 (所要時間約10分)

VirtualBoxのメイン画面から、 L4N-2004-abis を選択したうえで、起動をクリックします
- macOSの場合、数のように「"VirtualBox"は、アクセシビリティ機能を使用してこのコンピュータを制御することを求めています。」といった表示が出ることがあります。その場合は、素直にシステム環境設定を開いて、VirtualBoxにアクセスを許可してください。
- macOSの場合、「マイクにアクセスすることを許可します」と出た場合、OK をクリックして許可してください。そうしないと起動しません
下図のような画面になります。Enter/return を押すかそのまま待てば自動で起動します
ログイン画面が立ち上がります。パスワードは lin4neuro です。すべて小文字です

1. 画面のフォント設定

VirtualBoxのメニューから "表示" -> "仮想スクリーン" -> "XX%にスケール" を選択してください。適宜見やすい大きさに調整してください

2. 共有フォルダの確認

画面左上にある sf_share は共有フォルダとして設定したものです
sf_share をダブルクリックし、先程試しに入れたファイルが見えることを確認してください

3. 画像解析ツールの確認

ログインした後、左下の脳のアイコンをクリックし、 脳画像解析 をクリックすると、インストールされているソフトウェアを確認できます

4. クリップボードの共有設定

VirtualBoxのメニューから、"デバイス" -> "クリップボードの共有" -> "双方向" を選択します。これによって、ホストマシン(macOS/Windows) でコピーした内容を、仮想マシンの中で貼り付けすることができるようになります。

F. チュートリアルテキストの入手 (所要時間約3分)

本チュートリアルで使用するテキストは、GitLabというデータ共有サービスを通して配布します。ここで配布されるものは、チュートリアルの1週間前まで更新される可能性がありますので、こまめに（特に参加直前に）アップデートするようにして下さい

初めてセットアップする時: ターミナル (Lin4Neuro では、左下のスタートアイコンの隣にあるアイコンから起動できます) から以下を実行して下さい
```
cd /media/sf_share
メールで示されているコマンドをここにタイプします
(セキュリティの都合でここには記しません)
```
更新する時: ターミナルから以下を実行してください
```
cd /media/sf_share/abis-202112
git pull
```

こうすると、/media/sf_share/abis-202012 の下に様々なフォルダが生成されます

プロキシサーバーなどを使っている場合

PCがプロキシサーバを経由して外部ネットワークに接続されている場合は、先にターミナルから以下のコマンドを入力し、Gitに対するプロキシ設定を行って下さい
```
git config --global http.proxy  http://プロキシ名:ポート番号
git config --global https.proxy http://プロキシ名:ポート番号
```
プロキシ名やポート番号は、所属機関･部署のネットワーク管理者にお尋ね下さい
プロキシ設定が不要になった時は、以下のコマンドによって解除できます：
```
git config --global --unset http.proxy
git config --global --unset https.proxy
```

G. 受講のためのスクリプトを実行 (所要時間約3分)

環境がすべて整っているかを確認するために、確認スクリプトを実行していただきます
ターミナルから以下をタイプしてください
```
cd /media/sf_share/abis-202112
./abis_test.sh
```

そうすると以下が表示されます

動作確認を行います
はじめて実行する場合は、3分程度かかります
最後に出力される数字を報告してください
はじめてよろしいですか (yes/no)?

yes をタイプすると、テストスクリプトが実行されます。

最後にターミナルに以下が表示されます。

以下の数値を報告してください
X.XX

数値報告用のフォームを開いてよろしいですか? 
yesまたはnoを入力してください

yes をタイプすると、ブラウザが開きますので、メールアドレス、氏名、ふりがなと数値を入力してください。
この数字が正しく出力された方は、準備がすべて整ったことになります。メールで、講習会のZoomリンクとSlackのリンクが送付されます
ここまでたどりつけない場合は、事前サポートが必要になります。今回、Zoomのため、チュートリアル当日の個別サポートが提供できませんので、このプロセスは必須とさせていただきます

Windows 11 および Windows 10 21H2 で認められる現象

Windows 11 および一部のWindows 10 では、abis_test.sh でエラーが出ることがわかっています。tensorflowに関係する問題です。

> from tensorflow.keras.utils import to_categorical
The TensorFlow library was compiled to use AVX instructions, but these aren't available on your machine.

もしくは以下のようなエラーが出ます

./abis_test.sh: 44 行:  2553 中止                  (コアダンプ) python3 ../abis_test.py 2> /dev/null

CPU のある機能 (AVX) が機能していないことが原因です
この場合には以下を実行してください
- 管理者権限でコマンドプロンプトを起動
- 下記コマンドを実行
```
bcdedit /set hypervisorlaunchtype off
```
- Windowsを再起動

Lin4Neuroの終了

Lin4Neuroを終了するには、左下の脳のアイコンをしたスタートメニューからログアウト → シャットダウンを選択します

Zoomの設定

チュートリアルはZoomにて開催します
Zoomは2021年11月21日現在、バージョン5.8.4になっています。最新版を入手してください
- 以下のリンクをクリックすることで、最新版のZoomを入手できます。(すでにインストールされている方でも以下のリンクからインストーラーを入手することでアップデートできます)
- Windows: https://zoom.us/client/latest/ZoomInstaller.exe
- macOS: https://zoom.us/client/latest/Zoom.pkg
画面の共有の設定だけ変更すると受講しやすくなります
- Zoomを起動し、サインインをクリックします
- サインインします
- ホーム画面で右上にある歯車アイコンをクリックします
- 左のメニューから「画面の共有」のタブをクリックし、「画面を共有している場合のウィンドウのサイズ」を「現在のサイズを保持する」に変更します。これにより、講師が画面を共有した場合に、Zoomが全画面モードにならずにすみます
- Zoomの設定は以上で終了です
Zoomはメモリ消費が多いため、可能であれば、Zoomだけタブレットや仮想マシンを動かすPCとは別のPCで利用されることをおすすめします

問い合わせ

準備がうまくいかない時のために、問い合わせフォームを準備しています。こちらからご質問ください。数日以内に担当者から返信させていただきます
問い合わせフォーム{:target="_blank"}

トラブルシューティング

これまでに問い合わせをいただいた内容とその対策を紹介します
【質問】macOSにVirtualBoxをインストールし、Lin4Neuroをインポートし、実行しようとしたところ、以下のエラーメッセージが出て起動しません。

he virtual machine 'L4N-2004-abis' has terminated unexpectedly during startup with exit code 1 (0x1).

終了コード : NS_ERROR_FAILURE (0x80004005)
コンポーネント: MachineWrap
インターフェース: IMachine {85632c68-b5bb-4316-a900-5eb28d3413df}

Kernel driver not installed (rc=-1908)

Make sure the kernel module has been loaded successfully.

where: suplibOsInit what: 3 VERR_VM_DRIVER_NOT_INSTALLED (-1908) - The support driver is not installed. On linux, open returned ENOENT.

- 【回答】これは、比較的有名な症状です。rc=-1908 問題と私は勝手に読んでいます。以下を実行してください。https://www.nemotos.net/?p=3707 も参考にしてください。
    - 一度、VirtualBoxをアンインストールしてください。
    - macOSを再起動してください。
    - VirtualBoxをインストールする際に、ダイアログがでる度に、システム環境設定 -> セキュリティを確認してください。
    - "Oracle" のキーワードを見ながら、都度許可を出してください。
    - これでインストールできる可能性が高いです。

    - なお、SIPを無効にする方法は最近はうまくいかないです…

【質問】「D. 仮想マシンの設定 (所要時間約5分)」の作業中、VirtualBoxのメイン画面から設定タブを押すと設定画面の下部に「無効な設定が見つかりました。」と表示され、共有フォルダなどの設定が出来ませんでした。設定をしない状態で起動を押しても、「仮想マシン"L4N-2004-abis"のセッションを開けませんでした。」という警告が出てしまいます。
- 【回答】これは、主にHPのPCで、仮想化が有効にされていないことによります。以下の方法で解決できます
  - 一度インポートしたLin4Neuroの仮想マシンを削除してください。abis-webのページの最後のセクションを参考にしていただけたらと思います。ダウンロードしてできている .ova ファイルはまだ削除しないでください。
  - HPのBIOS設定からVT-xを有効にします。HPの公式サイトに記載がありますので、こちらを参考にしてください。
  - 再起動し、VirtualBoxに再度仮想アプライアンス（L4N-2004-abis-20211110.ova）をインポートします。
【質問】「C. Lin4Neuro仮想アプライアンスのインポート」の説明の通りに，ファイル → 仮想アプライアンスのインポート→ ダウンロードした「L4N-2004-abis-20211110.ova 」を指定→Machine Base Folder はデフォルトのまま→インポート，と一連の作業をしてみましたが，「仮想アプライアンスに失敗しました」とエラーが表示されました。ストレージは残り約600GB利用可能です。詳細のボタンをクリックすると「終了コード：NS_ERROR_INVALID_ARG (0x80070057)」と表示されます。
- 【回答1】これは、Machine Base Folderに同じファイルがなんらかの理由で存在する時に起きる症状です。こちらのページに解決法が記載されています
  - 仮想メディアマネージャーを確認し、L4N-2004-abis-xxxx.vdi などがないか確認します。あったら削除してください
  - VirtualBox VMs のフォルダに L4N-2004-abis というフォルダがないかどうかを確認してください。あったらそれを削除してください
  - 再起動したうえで、再度インポートするとインポートできます
- 【回答2】もうひとつの可能性は、ダウンロードしたovaファイルが壊れていることによります。再ダウンロードをしていただけたらと思います
【質問】英語キーボードを使っています。どうすればいいですか。
- 【回答】配布しているLin4Neuroの仮想マシンは日本語キーボードで設定されています。英語キーボードにするには、以下の作業を行ってください
  - メニューから "設定" -> "Fcitx設定" を選択します
  - 画面下の矢印を使って、"キーボード - 英語(US)" が一番来るようにして、ウィンドウを閉じます

参考. 仮想マシンの削除 (チュートリアル後、不要になった場合)

仮想マシンを削除するには、VirtualBoxのメイン画面で、削除したい仮想マシンを選び、右クリックをして、除去(R)... を選択します
次にあらわれる画面で、すべてのファイルを削除 を選択します

参考. Lin4Neuro への Google chrome のインストール (所要時間5分)

Lin4NeuroにGoogle Chromeをインストールしたい方向けに、説明動画を準備しました。こちら{:target="_blank"}からご確認ください

kytk / abis-web-202112 Goto Github PK

abis-web-202112's Introduction