Graph neural networks (GNN) have become the default machine learning model for relational datasets, including protein interaction networks, biological neural networks, and scientific collaboration graphs. We use tools from statistical physics and random matrix theory to precisely characterize generalization in simple graph convolution networks on the contextual stochastic block model. The derived curves are phenomenologically rich: they explain the distinction between learning on homophilic and heterophilic graphs and they predict double descent whose existence in GNNs has been questioned by recent work. Our results are the first to accurately explain the behavior not only of a stylized graph learning model but also of complex GNNs on messy real-world datasets. To wit, we use our analytic insights about homophily and heterophily to improve performance of state-of-the-art graph neural networks on several heterophilic benchmarks by a simple addition of negative self-loop filters.

张张量强大的主成分分析（TRPCA）旨在恢复因稀疏噪声破坏的低排名张量，在许多真实应用中引起了很多关注。本文开发了一种新的全球加权TRPCA方法（GWTRPCA），该方法是第一种同时考虑额外域内切片和额叶间切片奇异值的重要性。利用这些全球信息，GWTRPCA惩罚了较大的单数值，并为其分配了较小的权重。因此，我们的方法可以更准确地恢复低管级组件。此外，我们提出了通过改良的考奇估计量（MCE）的有效自适应学习策略，因为重量设置在GWTRPCA的成功中起着至关重要的作用。为了实现GWTRPCA方法，我们使用乘数的交替方向方法（ADMM）方法设计了一种优化算法。对现实世界数据集的实验验证了我们提出的方法的有效性。

从单眼图像中学习的自我监督深度学习通常依赖于暂时相邻图像帧之间的2D像素光度关系。但是，他们既没有完全利用3D点的几何对应关系，也没有有效地应对闭塞或照明不一致引起的光度扭曲中的歧义。为了解决这些问题，这项工作提出了密度量构建网络（DEVNET），这是一种新型的自我监管的单眼深度学习框架，可以考虑3D空间信息，并利用相邻的相机flustums中的更强的几何约束。我们的DEVNET不是直接从单个图像中回归像素值，而是将摄像头划分为多个平行的平面，并预测每个平面上的点闭塞概率密度。最终的深度图是通过沿相应射线集成密度来生成的。在训练过程中，引入了新颖的正则化策略和损失功能，以减轻光度歧义和过度拟合。如果没有明显放大的模型参数的大小或运行时间，DEVNET在Kitti-2015室外数据集和NYU-V2室内数据集上均优于几个代表性基准。特别是，在深度估计的任务中，在Kitti-2015和NYU-V2上，DEVNET均减少了4％的根平方。代码可在https://github.com/gitkaichenzhou/devnet上找到。

RNA结构的确定和预测可以促进靶向RNA的药物开发和可用的共性元素设计。但是，由于RNA的固有结构灵活性，所有三种主流结构测定方法（X射线晶体学，NMR和Cryo-EM）在解决RNA结构时会遇到挑战，这导致已解决的RNA结构的稀缺性。计算预测方法作为实验技术的补充。但是，\ textit {de从头}的方法都不基于深度学习，因为可用的结构太少。取而代之的是，他们中的大多数采用了耗时的采样策略，而且它们的性能似乎达到了高原。在这项工作中，我们开发了第一种端到端的深度学习方法E2FOLD-3D，以准确执行\ textit {de de novo} RNA结构预测。提出了几个新的组件来克服数据稀缺性，例如完全不同的端到端管道，二级结构辅助自我鉴定和参数有效的骨干配方。此类设计在独立的，非重叠的RNA拼图测试数据集上进行了验证，并达到平均sub-4 \ aa {}根平方偏差，与最先进的方法相比，它表现出了优越的性能。有趣的是，它在预测RNA复杂结构时也可以取得令人鼓舞的结果，这是先前系统无法完成的壮举。当E2FOLD-3D与实验技术耦合时，RNA结构预测场可以大大提高。

无人机（无人驾驶飞机）动态包围是一个具有巨大潜力的新兴领域。研究人员通常会从生物系统中获得灵感，要么是从宏观世界（如鱼类学校或鸟类羊群）或类似基因调节网络等微世界的灵感。但是，大多数群体控制算法都取决于集中控制，全球信息获取或相邻代理之间的通信。在这项工作中，我们提出了一种纯粹基于视觉的分布式群体控制方法，而没有任何直接通信，例如，群体的代理无人机可以生成一个陷入的模式，以完全基于其安装的全向视觉传感器包围无人机的逃脱目标。还设计了描述每种无人机行为模型的有限状态机器，以便一群无人机可以集体地搜索和捕获目标。我们在各种模拟和现实实验中验证了所提出方法的有效性和效率。

在语义细分中，将高级上下文信息与低级详细信息集成至关重要。为此，大多数现有的分割模型都采用双线性启动采样和卷积来具有不同尺度的地图，然后以相同的分辨率对齐。但是，双线性启动采样模糊了这些特征地图和卷积中所学到的精确信息，这会产生额外的计算成本。为了解决这些问题，我们提出了隐式特征对齐函数（IFA）。我们的方法的灵感来自隐式神经表示的快速扩展的主题，在该主题中，基于坐标的神经网络用于指定信号字段。在IFA中，特征向量被视为表示2D信息字段。给定查询坐标，附近的具有相对坐标的特征向量是从多级特征图中获取的，然后馈入MLP以生成相应的输出。因此，IFA隐含地将特征图在不同级别对齐，并能够在任意分辨率中产生分割图。我们证明了IFA在多个数据集上的功效，包括CityScapes，Pascal环境和ADE20K。我们的方法可以与各种体系结构的改进结合使用，并在共同基准上实现最新的计算准确性权衡。代码将在https://github.com/hzhupku/ifa上提供。

尽管深度神经网络能够在各种任务上实现优于人类的表现，但他们臭名昭著，因为他们需要大量的数据和计算资源，将其成功限制在可用的这些资源的领域。金属学习方法可以通过从相关任务中转移知识来解决此问题，从而减少学习新任务所需的数据和计算资源的数量。我们组织了元数据竞赛系列，该系列为世界各地的研究小组提供了创建和实验评估实际问题的新元学习解决方案的机会。在本文中，我们在竞争组织者和排名最高的参与者之间进行了合作，我们描述了竞争的设计，数据集，最佳实验结果以及Neurips 2021挑战中最高的方法，这些方法吸引了15进入最后阶段的活跃团队（通过表现优于基线），在反馈阶段进行了100多次代码提交。顶级参与者的解决方案是开源的。汲取的经验教训包括学习良好的表示对于有效的转移学习至关重要。

包括传统浅层模型和深图神经网络（GNN）在内的图形嵌入方法已导致有希望的应用。然而，由于其优化范式，浅层模型尤其是基于随机步行的算法无法充分利用采样子图或序列中的邻居接近度。基于GNN的算法遇到了高阶信息的利用不足，在堆叠过多的层时很容易引起过度平滑的问题，这可能会恶化低度（长尾）项目的建议，从而限制了表现力和可伸缩性。在本文中，我们提出了一个新颖的框架SAC，即空间自动回归编码，以统一的方式解决上述问题。为了充分利用邻居接近和高级信息，我们设计了一种新型的空间自回旋范式。具体而言，我们首先随机掩盖了多跳的邻居，并通过以明确的多跳上注意来整合所有其他周围的邻居来嵌入目标节点。然后，我们加强模型，通过对比编码和蒙面邻居的嵌入来学习目标节点的邻居预测性编码，并配备了新的硬性阴性采样策略。为了了解目标到邻居预测任务的最小足够表示并删除邻居的冗余，我们通过最大化目标预测性编码和蒙面邻居的嵌入以及同时约束编码之间的相互信息来设计邻居信息瓶颈和周围的邻居的嵌入。公共推荐数据集和实际方案网络规模数据集Douyin-Friend-Recormendation的实验结果证明了SAC的优势与最先进的方法相比。

先前的关于自我监督预训练的研究重点是联合培训方案，在该场景中，假定大量未标记的数据一次性地将其作为输入，只有那时才受过培训的学习者。不幸的是，这种问题设置通常是不切实际的，即使不是不可行的，因为许多现实世界的任务依赖于顺序学习，例如，数据是以流方式分散或收集的。在本文中，我们对通过流数据进行了对自我监督的预训练进行了首次彻底而专门的研究，旨在阐明这种被忽视的设置下的模型行为。具体而言，我们在来自ImageNet和域内的四类预训练流数据数据上预先培训超过500个模型，并在三种类型的下游任务和12个不同的下游数据集上对其进行评估。我们的研究表明，以某种方式超出了我们的期望，通过简单的数据重播或参数正则化，顺序的自我监督预训练的预训练证明是联合预训练的有效替代方法，因为前者的性能主要与这些培训相同后者。此外，灾难性的遗忘是顺序监督学习中的一个常见问题，在顺序的自学学习（SSL）中得到了极大的缓解，这是通过我们对损失景观中最小值的表示和敏锐度的全面经验分析来很好地证明的。因此，我们的发现表明，在实践中，对于SSL，可以主要通过顺序学习来代替繁琐的联合培训，这反过来又可以更广泛的潜在应用方案。

Existing federated classification algorithms typically assume the local annotations at every client cover the same set of classes. In this paper, we aim to lift such an assumption and focus on a more general yet practical non-IID setting where every client can work on non-identical and even disjoint sets of classes (i.e., client-exclusive classes), and the clients have a common goal which is to build a global classification model to identify the union of these classes. Such heterogeneity in client class sets poses a new challenge: how to ensure different clients are operating in the same latent space so as to avoid the drift after aggregation? We observe that the classes can be described in natural languages (i.e., class names) and these names are typically safe to share with all parties. Thus, we formulate the classification problem as a matching process between data representations and class representations and break the classification model into a data encoder and a label encoder. We leverage the natural-language class names as the common ground to anchor the class representations in the label encoder. In each iteration, the label encoder updates the class representations and regulates the data representations through matching. We further use the updated class representations at each round to annotate data samples for locally-unaware classes according to similarity and distill knowledge to local models. Extensive experiments on four real-world datasets show that the proposed method can outperform various classical and state-of-the-art federated learning methods designed for learning with non-IID data.