As the societal impact of Deep Neural Networks (DNNs) grows, the goals for advancing DNNs become more complex and diverse, ranging from improving a conventional model accuracy metric to infusing advanced human virtues such as fairness, accountability, transparency (FaccT), and unbiasedness. Recently, techniques in Explainable Artificial Intelligence (XAI) are attracting considerable attention, and have tremendously helped Machine Learning (ML) engineers in understanding AI models. However, at the same time, we started to witness the emerging need beyond XAI among AI communities; based on the insights learned from XAI, how can we better empower ML engineers in steering their DNNs so that the model's reasonableness and performance can be improved as intended? This article provides a timely and extensive literature overview of the field Explanation-Guided Learning (EGL), a domain of techniques that steer the DNNs' reasoning process by adding regularization, supervision, or intervention on model explanations. In doing so, we first provide a formal definition of EGL and its general learning paradigm. Secondly, an overview of the key factors for EGL evaluation, as well as summarization and categorization of existing evaluation procedures and metrics for EGL are provided. Finally, the current and potential future application areas and directions of EGL are discussed, and an extensive experimental study is presented aiming at providing comprehensive comparative studies among existing EGL models in various popular application domains, such as Computer Vision (CV) and Natural Language Processing (NLP) domains.

光学计算是一种新兴技术，用于下一代高效人工智能（AI），其速度和效率超高。电磁场模拟对于光子设备和电路的设计，优化和验证至关重要。但是，昂贵的数值模拟显着阻碍了光子电路设计循环中的可扩展性和转环。最近，已经提出了物理信息的神经网络来预测具有预定义参数的部分微分方程（PDE）的单个实例的光场解。它们复杂的PDE公式和缺乏有效的参数化机制限制了其在实际模拟方案中的灵活性和概括。在这项工作中，首次提出了一个被称为Neurolight的物理敏捷神经操作员框架，以学习一个频率域的麦克斯韦PDE家族，以进行超快速的参数光子设备模拟。我们通过几种新技术来平衡神经照明的效率和概括。具体而言，我们将不同的设备离散到统一域中，代表具有紧凑型波的参数PDE，并通过掩盖的源建模编码入射光。我们使用参数效率高的跨形神经块设计模型，并采用基于叠加的增强来进行数据效率学习。通过这些协同方法，神经亮像可以概括为大量的看不见的模拟设置，比数值求解器显示了2个磁性的模拟速度，并且比先前的神经网络模型优于降低54％的预测误差，而降低了约44％的参数。 。我们的代码可在https://github.com/jeremiemelo/neurolight上找到。

基于单个草图图像重建3D形状是由于稀疏，不规则的草图和常规，密集的3D形状之间的较大域间隙而具有挑战性的。现有的作品尝试采用从草图提取的全局功能来直接预测3D坐标，但通常会遭受失去对输入草图不忠心的细节。通过分析3D到2D投影过程，我们注意到表征2D点云分布的密度图（即，投影平面每个位置的点的概率）可以用作代理，以促进该代理重建过程。为此，我们首先通过图像翻译网络将草图翻译成一个更有信息的2D表示，可用于生成密度映射。接下来，通过两个阶段的概率采样过程重建一个3D点云：首先通过对密度映射进行采样，首先恢复2D点（即X和Y坐标）；然后通过在每个2D点确定的射线处采样深度值来预测深度​​（即Z坐标）。进行了广泛的实验，定量和定性结果都表明，我们提出的方法显着优于其他基线方法。

尽管在现代深度神经网络（DNN）中的解释技术取得了快速的进步，其中主要重点是处理“如何产生解释”，但先进的研究问题，这些问题研究了解释本身的质量（例如，解释是否准确” ）并提高解释质量（例如，“如何调整模型以在解释不准确时生成更准确的解释”）仍然相对较小。为了指导该模型朝着更好的解释，解释监督的技术（在模型解释中增加了监督信号）已开始对提高深度神经网络的普遍性和内在解释性的影响显示出令人鼓舞的影响。然而，由于几个固有的挑战，有关监督解释的研究，特别是在通过显着图代表的基于视觉的应用中，正处于早期阶段：1）人类解释注释边界的不准确，2）人类解释注释区域的不完整， 3）人类注释和模型解释图之间的数据分布不一致。为了应对挑战，我们提出了一个通用的RES框架，用于通过开发一个新的目标来指导视觉解释，该目标可以处理人类注释不准确的边界，不完整的区域和不一致的分布，并具有对模型通用性的理论理由。在两个现实世界图像数据集上进行的广泛实验证明了该框架在增强解释的合理性和骨干DNNS模型的性能方面的有效性。

语言模型既展示了定量的改进，又展示了新的定性功能，随着规模的增加。尽管它们具有潜在的变革性影响，但这些新能力的特征却很差。为了为未来的研究提供信息，为破坏性的新模型能力做准备，并改善社会有害的效果，至关重要的是，我们必须了解目前和近乎未来的能力和语言模型的局限性。为了应对这一挑战，我们介绍了超越模仿游戏基准（Big Bench）。 Big Bench目前由204个任务组成，由132家机构的442位作者贡献。任务主题是多样的，从语言学，儿童发展，数学，常识性推理，生物学，物理学，社会偏见，软件开发等等。 Big-Bench专注于被认为超出当前语言模型的功能的任务。我们评估了OpenAI的GPT型号，Google内部密集变压器体系结构和大型基础上的开关稀疏变压器的行为，跨越了数百万到数十亿个参数。此外，一个人类专家评估者团队执行了所有任务，以提供强大的基准。研究结果包括：模型性能和校准都随规模改善，但绝对的术语（以及与评估者的性能相比）；在模型类中的性能非常相似，尽管带有稀疏性。逐渐和预测的任务通常涉及大量知识或记忆成分，而在临界规模上表现出“突破性”行为的任务通常涉及多个步骤或组成部分或脆性指标；社交偏见通常会随着含糊不清的环境而随着规模而增加，但这可以通过提示来改善。

在自主驾驶中，在使用深神经网络的爆炸中爆炸用于感知，预测和规划任务。由于自主车辆（AVS）更接近生产，多模态传感器输入和具有不同传感器平台的异构车队在该行业中变得越来越普遍。然而，神经网络架构通常是针对特定的传感器平台，并且对输入的变化并不稳健，使得缩放和模型部署的问题特别困难。此外，大多数玩家仍然将软件和硬件的问题视为完全独立的问题。我们提出了一个新的终端架构，广义传感器融合（GSF），其设计成使得传感器输入和目标任务都是模块化和可修改的。这使AV系统设计人员能够轻松地使用不同的传感器配置和方法进行实验，并使用在大型工程组织中共享的相同型号开辟了在异构船队上部署的能力。使用该系统，我们报告了实验结果，我们展示了昂贵的高密度（HD）激光雷达传感器的近似奇偶阶段，具有3D对象检测任务中的廉价低密度（LD）LIDAR加相机设置。这为行业铺平了道路，共同设计硬件和软件架构以及具有异质配置的大船队。

在这项工作中，我们提出胶水（图偏离网络与局部不确定性估计），在最近提出的图偏差网络（GDN）上建立。胶水不仅自动学习变量之间的复杂依赖性，并使用它们来更好地识别异常行为，而且还量化了其预测性的不确定性，允许我们考虑数据的变化以及具有更高的可解释的异常检测阈值。结果两个真实世界数据集告诉我们，优化负值高斯日志可能性是合理的，因为胶水的预测结果与GDN相提并论而言，实际上比矢量自动投播者基线更好，这对GDN直接优化了MSE损失很重要。总之，我们的实验表明，胶水在异常检测中具有GDN竞争力，具有不确定性估算的额外收益。我们还显示胶水学习有意义的传感器嵌入，将相似的传感器集成在一起。

In this paper, we study the problem of knowledge-intensive text-to-SQL, in which domain knowledge is necessary to parse expert questions into SQL queries over domain-specific tables. We formalize this scenario by building a new Chinese benchmark KnowSQL consisting of domain-specific questions covering various domains. We then address this problem by presenting formulaic knowledge, rather than by annotating additional data examples. More concretely, we construct a formulaic knowledge bank as a domain knowledge base and propose a framework (ReGrouP) to leverage this formulaic knowledge during parsing. Experiments using ReGrouP demonstrate a significant 28.2% improvement overall on KnowSQL.

Weakly-supervised object localization aims to indicate the category as well as the scope of an object in an image given only the image-level labels. Most of the existing works are based on Class Activation Mapping (CAM) and endeavor to enlarge the discriminative area inside the activation map to perceive the whole object, yet ignore the co-occurrence confounder of the object and context (e.g., fish and water), which makes the model inspection hard to distinguish object boundaries. Besides, the use of CAM also brings a dilemma problem that the classification and localization always suffer from a performance gap and can not reach their highest accuracy simultaneously. In this paper, we propose a casual knowledge distillation method, dubbed KD-CI-CAM, to address these two under-explored issues in one go. More specifically, we tackle the co-occurrence context confounder problem via causal intervention (CI), which explores the causalities among image features, contexts, and categories to eliminate the biased object-context entanglement in the class activation maps. Based on the de-biased object feature, we additionally propose a multi-teacher causal distillation framework to balance the absorption of classification knowledge and localization knowledge during model training. Extensive experiments on several benchmarks demonstrate the effectiveness of KD-CI-CAM in learning clear object boundaries from confounding contexts and addressing the dilemma problem between classification and localization performance.

Dynamic treatment regimes assign personalized treatments to patients sequentially over time based on their baseline information and time-varying covariates. In mobile health applications, these covariates are typically collected at different frequencies over a long time horizon. In this paper, we propose a deep spectral Q-learning algorithm, which integrates principal component analysis (PCA) with deep Q-learning to handle the mixed frequency data. In theory, we prove that the mean return under the estimated optimal policy converges to that under the optimal one and establish its rate of convergence. The usefulness of our proposal is further illustrated via simulations and an application to a diabetes dataset.