深神经网络（DNN）通常被设计为依次级联的可区分块/层，其预测模块仅连接到其最后一层。 DNN可以与沿主链的多个点的预测模块相连，其中推理可以在中间阶段停止而无需通过所有模块。最后一个退出点可能会提供更好的预测错误，但还涉及更多的计算资源和延迟。就预测误差和成本而言，一个“最佳”的出口是可取的。最佳出口点可能取决于任务的潜在分布，并且可能会从一个任务类型变为另一种任务类型。在神经推断期间，实例的基础真理可能无法获得，并且每个出口点的错误率无法估算。因此，人们面临在无监督环境中选择最佳出口的问题。先前的工作在离线监督设置中解决了此问题，假设可以使用足够的标记数据来估计每个出口点的错误率并调整参数以提高准确性。但是，经过预训练的DNN通常被部署在新领域中，可能无法提供大量的地面真相。我们将退出选择的问题建模为无监督的在线学习问题，并使用匪徒理论来识别最佳出口点。具体而言，我们专注于弹性BERT，这是一种预先训练的多EXIT DNN，以证明它“几乎”满足了强大的优势（SD）属性，从而可以在不知道地面真相标签的情况下学习在线设置中的最佳出口。我们开发了名为UEE-UCB的基于上限（UCB）的上限（UCB）算法，该算法可证明在SD属性下实现了子线性后悔。因此，我们的方法提供了一种自适应学习多种exit DNN中特定于域特异性的最佳出口点的方法。我们从IMDB和Yelp数据集上进行了验证算法验证我们的算法。

Data heterogeneity across clients is a key challenge in federated learning. Prior works address this by either aligning client and server models or using control variates to correct client model drift. Although these methods achieve fast convergence in convex or simple non-convex problems, the performance in over-parameterized models such as deep neural networks is lacking. In this paper, we first revisit the widely used FedAvg algorithm in a deep neural network to understand how data heterogeneity influences the gradient updates across the neural network layers. We observe that while the feature extraction layers are learned efficiently by FedAvg, the substantial diversity of the final classification layers across clients impedes the performance. Motivated by this, we propose to correct model drift by variance reduction only on the final layers. We demonstrate that this significantly outperforms existing benchmarks at a similar or lower communication cost. We furthermore provide proof for the convergence rate of our algorithm.

ICECUBE是一种用于检测1 GEV和1 PEV之间大气和天体中微子的光学传感器的立方公斤阵列，该阵列已部署1.45 km至2.45 km的南极的冰盖表面以下1.45 km至2.45 km。来自ICE探测器的事件的分类和重建在ICeCube数据分析中起着核心作用。重建和分类事件是一个挑战，这是由于探测器的几何形状，不均匀的散射和冰中光的吸收，并且低于100 GEV的光，每个事件产生的信号光子数量相对较少。为了应对这一挑战，可以将ICECUBE事件表示为点云图形，并将图形神经网络（GNN）作为分类和重建方法。 GNN能够将中微子事件与宇宙射线背景区分开，对不同的中微子事件类型进行分类，并重建沉积的能量，方向和相互作用顶点。基于仿真，我们提供了1-100 GEV能量范围的比较与当前ICECUBE分析中使用的当前最新最大似然技术，包括已知系统不确定性的影响。对于中微子事件分类，与当前的IceCube方法相比，GNN以固定的假阳性速率（FPR）提高了信号效率的18％。另外，GNN在固定信号效率下将FPR的降低超过8（低于半百分比）。对于能源，方向和相互作用顶点的重建，与当前最大似然技术相比，分辨率平均提高了13％-20％。当在GPU上运行时，GNN能够以几乎是2.7 kHz的中位数ICECUBE触发速率的速率处理ICECUBE事件，这打开了在在线搜索瞬态事件中使用低能量中微子的可能性。

我们提出了一个开放域的社交聊天机器人Chirpy Cardinal。为了既有信息又有信息，我们的机器人以一种真实的，情感上的方式与用户聊天。通过将受控的神经产生与脚手架，手写的对话整合在一起，我们让用户和机器人都轮流推动对话，从而产生引人入胜且流利的体验。Chirpy Cardinal部署在Alexa奖Socialbot Grand Challenge的第四次迭代中，每天处理数千次对话，在9个机器人中排名第二，平均用户评级为3.58/5。

已知尖峰神经网络（SNN）对于神经形态处理器实施非常有效，可以在传统深度学习方法上提高能效和计算潜伏期的数量级。最近，随着监督培训算法对SNN的背景，最近也使可比的算法性能成为可能。但是，包括音频，视频和其他传感器衍生数据在内的信息通常被编码为不适合SNN的实用值信号，从而阻止网络利用SPIKE定时信息。因此，从实价信号到尖峰的有效编码是至关重要的，并且会显着影响整个系统的性能。为了有效地将信号编码为尖峰，必须考虑与手头任务相关的信息以及编码尖峰的密度。在本文中，我们在扬声器独立数字分类系统的背景下研究了四种尖峰编码方法：发送三角洲，第一次尖峰的时间，漏水的集成和火神经元和弯曲尖刺算法。我们首先表明，与传统的短期傅立叶变换相比，在编码生物启发的耳蜗时，使用较少的尖峰会产生更高的分类精度。然后，我们证明了两种对三角洲变体的发送导致分类结果可与最先进的深卷积神经网络基线相媲美，同时降低了编码的比特率。最后，我们表明，几种编码方法在某些情况下导致比传统深度学习基线的性能提高，进一步证明了编码实用值信号中编码算法的尖峰力量艺术技术。

计算光学成像（COI）系统利用其设置中的光学编码元素（CE）在单个或多个快照中编码高维场景，并使用计算算法对其进行解码。 COI系统的性能很大程度上取决于其主要组件的设计：CE模式和用于执行给定任务的计算方法。常规方法依赖于随机模式或分析设计来设置CE的分布。但是，深神经网络（DNNS）的可用数据和算法功能已在CE数据驱动的设计中开辟了新的地平线，该设计共同考虑了光学编码器和计算解码器。具体而言，通过通过完全可区分的图像形成模型对COI测量进行建模，该模型考虑了基于物理的光及其与CES的相互作用，可以在端到端优化定义CE和计算解码器的参数和计算解码器（e2e）方式。此外，通过在同一框架中仅优化CE，可以从纯光学器件中执行推理任务。这项工作调查了CE数据驱动设计的最新进展，并提供了有关如何参数化不同光学元素以将其包括在E2E框架中的指南。由于E2E框架可以通过更改损耗功能和DNN来处理不同的推理应用程序，因此我们提出低级任务，例如光谱成像重建或高级任务，例如使用基于任务的光学光学体系结构来增强隐私的姿势估计，以维护姿势估算。最后，我们说明了使用全镜DNN以光速执行的分类和3D对象识别应用程序。

Ever since the first microscope by Zacharias Janssen in the late 16th century, scientists have been inventing new types of microscopes for various tasks. Inventing a novel architecture demands years, if not decades, worth of scientific experience and creativity. In this work, we introduce Differentiable Microscopy ($\partial\mu$), a deep learning-based design paradigm, to aid scientists design new interpretable microscope architectures. Differentiable microscopy first models a common physics-based optical system however with trainable optical elements at key locations on the optical path. Using pre-acquired data, we then train the model end-to-end for a task of interest. The learnt design proposal can then be simplified by interpreting the learnt optical elements. As a first demonstration, based on the optical 4-$f$ system, we present an all-optical quantitative phase microscope (QPM) design that requires no computational post-reconstruction. A follow-up literature survey suggested that the learnt architecture is similar to the generalized phase contrast method developed two decades ago. Our extensive experiments on multiple datasets that include biological samples show that our learnt all-optical QPM designs consistently outperform existing methods. We experimentally verify the functionality of the optical 4-$f$ system based QPM design using a spatial light modulator. Furthermore, we also demonstrate that similar results can be achieved by an uninterpretable learning based method, namely diffractive deep neural networks (D2NN). The proposed differentiable microscopy framework supplements the creative process of designing new optical systems and would perhaps lead to unconventional but better optical designs.

多项研究表明，从孕妇中期超声检查（USG）检查获得标准化的胎儿脑生物特征？获得这些测量值是高度主观的，专业驱动的，需要多年的培训经验，从而限制了所有怀孕母亲的优质产前护理。在这项研究中，我们提出了一种深度学习方法（DL）方法，以通过准确和自动化的卡钳放置（每次生物测量法）将其作为地标建模，从而从跨炉平面（TC）的2D USG图像（TC）计算3个关键的胎儿脑生物特征。检测问题。我们利用了临床相关的生物识别约束（卡尺点之间的关系）和与域相关的数据增强，以提高U-NET DL模型的准确性（经过训练/测试：596张图像，473个受试者/143张图像，143个受试者）。我们进行了多个实验，证明了DL主链，数据增强，推广性和基准测试，通过广泛的临床验证（DL与7位经验丰富的临床医生）对最新的最新方法进行了测试。在所有情况下，单个卡尺点和计算生物特征的放置的平均误差都与临床医生之间的错误率相当。所提出的框架的临床翻译可以帮助新手用户在可靠和标准化的胎儿大脑超声图评估中的新手使用者。

给定有限数量的训练数据样本的分类的基本任务被考虑了具有已知参数统计模型的物理系统。基于独立的学习和统计模型的分类器面临使用小型训练集实现分类任务的主要挑战。具体地，单独依赖基于物理的统计模型的分类器通常遭受它们无法适当地调整底层的不可观察的参数，这导致系统行为的不匹配表示。另一方面，基于学习的分类器通常依赖于来自底层物理过程的大量培训数据，这在最实际的情况下可能不可行。本文提出了一种混合分类方法 - 被称为亚牙线的菌丝 - 利用基于物理的统计模型和基于学习的分类器。所提出的解决方案基于猜想，即通过融合它们各自的优势，刺鼠线将减轻与基于学习和统计模型的分类器的各个方法相关的挑战。所提出的混合方法首先使用可用（次优）统计估计程序来估计不可观察的模型参数，随后使用基于物理的统计模型来生成合成数据。然后，培训数据样本与基于学习的分类器中的合成数据结合到基于神经网络的域 - 对抗训练。具体地，为了解决不匹配问题，分类器将从训练数据和合成数据的映射学习到公共特征空间。同时，培训分类器以在该空间内找到判别特征，以满足分类任务。

While the brain connectivity network can inform the understanding and diagnosis of developmental dyslexia, its cause-effect relationships have not yet enough been examined. Employing electroencephalography signals and band-limited white noise stimulus at 4.8 Hz (prosodic-syllabic frequency), we measure the phase Granger causalities among channels to identify differences between dyslexic learners and controls, thereby proposing a method to calculate directional connectivity. As causal relationships run in both directions, we explore three scenarios, namely channels' activity as sources, as sinks, and in total. Our proposed method can be used for both classification and exploratory analysis. In all scenarios, we find confirmation of the established right-lateralized Theta sampling network anomaly, in line with the temporal sampling framework's assumption of oscillatory differences in the Theta and Gamma bands. Further, we show that this anomaly primarily occurs in the causal relationships of channels acting as sinks, where it is significantly more pronounced than when only total activity is observed. In the sink scenario, our classifier obtains 0.84 and 0.88 accuracy and 0.87 and 0.93 AUC for the Theta and Gamma bands, respectively.