ICML 2023机器学习研究技术全景

本文概述了某中心在ICML 2023发表的机器学习研究成果,涵盖自适应神经计算、Bandit问题、差分隐私、分布偏移、集成方法、可解释AI、极端多标签分类、图神经网络、超图、超参数优化、独立性测试、模型选择、物理模型和表格数据等多个前沿技术领域。

自适应神经计算

自适应神经计算指根据输入动态调整神经网络模型的计算量。在ICML会议上,研究人员将这种方法应用于自动语音识别系统。

关键论文
《流式神经转换器中基于自适应非因果Transformer的前瞻机制》
Grant Strimel, Yi Xie, Brian King, Martin Radfar, Ariya Rastrow, Athanasios Mouchtaris

Bandit问题

Bandit问题源于老虎机(单臂强盗机),涉及探索-利用困境:智能体在与环境交互时需同时最大化奖励并学习如何最大化奖励。这类问题常见于强化学习场景。

相关研究

  • 《延迟Bandit反馈下对抗性MDP的延迟适应策略优化与改进后悔界》
    Tal Lancewick, Aviv Rosenberg, Dmitry Sotnikov
  • 《线性上下文与组合动作驱动的探索激励机制》
    Mark Sellke
  • 《基于Bandit反馈的多任务离线策略学习》
    Joey Hong等
  • 《扩散生成先验下的Thompson采样方法》
    Yu-Guan Hsieh等

差分隐私

差分隐私是通过最小化攻击者判断特定数据是否存在于数据集的概率来实现的隐私统计保障技术。

突破性研究
《低成本大规模模型的差分隐私优化方法》
Zhiqi Bu, Yu-Xiang Wang, Sheng Zha, George Karypis
(该方法在标准训练流程中新增差分隐私训练模块,如图所示)

其他成果
《基于局部敏感量化的快速私有核密度估计》
Tal Wagner, Yonatan Naamad, Nina Mishra

分布偏移

分布偏移指现实数据分布与模型训练数据分布不一致的问题。研究人员提出了新的基准数据集应对该挑战。

核心论文
《RLSbench:宽松标签偏移下的域适应基准》
Saurabh Garg等
(该基准允许标签边缘分布p(y)任意偏移,同时保持类条件分布p(x|y)的自然偏移方式)

集成方法

集成方法通过组合多个模型的输出获得最终结果。研究人员在堆叠泛化集成(高层模型整合底层模型输出)方面取得理论突破。

理论研究
《集成学习策略的理论保证及其在时间序列预测中的应用》
Hilaf Hasson等

可解释AI

针对神经网络计算过程不可解释的问题,研究人员探索了基于样本的解释方法,旨在识别对模型输出影响最大的训练样本。

技术方案
《正则化高维模型的可解释表征点选择方法》
Che-Ping Tsai等

极端多标签分类

针对标签空间极大的分类问题,研究探索如何利用标签元数据和实例关联信号等侧信息提升分类器性能。

创新方法
《PINA:通过预测实例邻域聚合利用侧信息的极端多标签分类方法》
Eli Chien等

图神经网络

研究聚焦图神经网络节点表示初始化技术的改进,提升节点自身信息与邻域信息融合的效果。

基础研究
《图神经网络初始化方法研究》
Jiahang Li等

超图神经网络

提出创新的超图神经网络构建方法,突破传统图结构边只能连接两个节点的限制。

理论创新
《从超图能量函数到超图神经网络》
Yuxin Wang等

超参数优化

采用保形分位数回归替代传统高斯过程,作为超参数优化过程中的函数建模新方法。

优化方案
《基于保形分位数回归的超参数优化》
David Salinas等

独立性检验

提出自适应采样数量的独立性检验方法,根据判定独立性的难度动态调整样本收集量。

统计方法
《序列化核化独立性检验》
Sasha Podkopaev等

模型选择

在训练数据稀缺场景下,提出使用合成数据进行模型验证的创新方案。

数据创新
《基于合成数据的模型选择方法》
Alon Shoshan等

物理约束模型

研究在偏微分方程求解过程中,为机器学习预测输出添加物理约束(如守恒定律遵守)的技术方法。

科学计算
《能够遵守守恒定律的物理模型学习》
Derek Hansen等

表格数据建模

针对表格数据提出跨表预训练方法,提升基于表格数据的Transformer模型的泛化能力。

架构创新
《XTab:表格Transformer的跨表预训练技术》
Bingzhao Zhu等


本文涉及机器学习多个子领域的技术突破,包括但不限于神经网络优化、隐私保护、数据分布处理和模型架构创新等。

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