Causal discovery, the inference of causal relations from data, is a core task of fundamental importance in all scientific domains, and several new machine learning methods for addressing the causal discovery problem have been proposed recently. However, existing machine learning methods for causal discovery typically require that the data used for inference is pooled and available in a centralized location. In many domains of high practical importance, such as in healthcare, data is only available at local data-generating entities (e.g. hospitals in the healthcare context), and cannot be shared across entities due to, among others, privacy and regulatory reasons. In this work, we address the problem of inferring causal structure - in the form of a directed acyclic graph (DAG) - from a distributed data set that contains both observational and interventional data in a privacy-preserving manner by exchanging updates instead of samples. To this end, we introduce a new federated framework, FED-CD, that enables the discovery of global causal structures both when the set of intervened covariates is the same across decentralized entities, and when the set of intervened covariates are potentially disjoint. We perform a comprehensive experimental evaluation on synthetic data that demonstrates that FED-CD enables effective aggregation of decentralized data for causal discovery without direct sample sharing, even when the contributing distributed data sets cover disjoint sets of interventions. Effective methods for causal discovery in distributed data sets could significantly advance scientific discovery and knowledge sharing in important settings, for instance, healthcare, in which sharing of data across local sites is difficult or prohibited.

准确的蛋白质结合亲和力预测在药物设计和许多其他分子识别问题中至关重要。尽管基于机器学习技术的亲和力预测取得了许多进步，但由于蛋白质 - 配体结合取决于原子和分子的动力学，它们仍然受到限制。为此，我们策划了一个包含3,218个动态蛋白质配合物的MD数据集，并进一步开发了DynaFormer，这是一个基于图的深度学习框架。 DynaFormer可以通过考虑相互作用的各种几何特征来完全捕获动态结合规则。我们的方法显示出优于迄今报告的方法。此外，我们通过将模型与基于结构的对接整合在一起，对热休克蛋白90（HSP90）进行了虚拟筛选。我们对其他基线进行了基准测试，表明我们的方法可以鉴定具有最高实验效力的分子。我们预计大规模的MD数据集和机器学习模型将形成新的协同作用，为加速药物发现和优化提供新的途径。

不依赖虚假相关性的学习预测因素涉及建立因果关系。但是，学习这样的表示非常具有挑战性。因此，我们制定了从高维数据中学习因果表示的问题，并通过合成数据研究因果恢复。这项工作引入了贝叶斯因果发现的潜在变量解码器模型BCD，并在轻度监督和无监督的环境中进行实验。我们提出了一系列合成实验，以表征因果发现的重要因素，并表明将已知的干预靶标用作标签有助于无监督的贝叶斯推断，对线性高斯添加噪声潜在结构性因果模型的结构和参数。

捕获基础数据生成过程的学习表示是数据效率和强大使用神经网络的关键问题。鲁棒性的一个关键属性应捕获，并且最近受到了很多关注，这是由不变性的概念描述的。在这项工作中，我们为学习不变表示形式提供了因果观点和新算法。从经验上讲，我们证明该算法在各种任务中都很好地工作，尤其是我们观察到域概括的最新性能，我们能够显着提高现有模型的分数。

预测和预测序列中缺少信息的未来结果或原因是代理商能够做出智能决策的关键能力。这需要强大的时间连贯的生成能力。扩散模型最近在几个生成任务中表现出巨大的成功，但在视频域中并未广泛探索。我们提出随机遮罩视频扩散（RAMVID），该扩散将图像扩散模型扩展到使用3D卷积的视频，并在训练过程中引入了一种新的调理技术。通过改变我们条件的面膜，该模型能够执行视频预测，填充和上采样。由于在大多数有条件训练的扩散模型中，我们不使用串联在面罩上条件条件，因此我们能够减少内存足迹。我们在两个基准数据集上评估了该模型以进行视频预测，一个用于视频生成的模型，我们在其中实现了竞争成果。在动力学-600上，我们实现了视频预测的最先进。

提供强大分布概括和快速适应的学习模型是现代机器学习的关键挑战。将因果结构建模到神经网络中，有望实现稳健的零和几乎没有适应性。可区分因果发现的最新进展提出，将数据生成过程分配到一组模块中，即每个变量的条件分布的一个模块，而只有因果父母仅将因果父母用作预测因素。这种知识模块化分解可以通过仅更新参数的子集来适应分布的转移。在这项工作中，我们通过将其与单片模型和结构化模型进行比较，在该模块上，我们系统地研究了这种模块化神经因果模型的概括和适应性性能，在该模型中，预测因子集不受因果父母的约束。我们的分析表明，模块化神经因果模型在低数据制度中的零和少数适应性上都优于其他模型，并提供了强大的概括。我们还发现，与较密集的图相比，对于稀疏图而言，这种效果更为重要。

由于数据有限和非识别性，观察性和介入数据的因果发现是具有挑战性的：在估计基本结构因果模型（SCM）时引入不确定性的因素。基于这两个因素引起的不确定性选择实验（干预措施）可以加快SCM的识别。来自有限数据的因果发现实验设计中的现有方法要么依赖于SCM的线性假设，要么仅选择干预目标。这项工作将贝叶斯因果发现的最新进展纳入了贝叶斯最佳实验设计框架中，从而使大型非线性SCM的积极因果发现同时选择了介入目标和值。我们证明了对线性和非线性SCM的合成图（ERDOS-R \'enyi，breetr cable）以及在\ emph {intiLico}单细胞基因调节网络数据集的\ emph {inyeare scms的性能。

在贝叶斯结构学习中，我们有兴趣从数据中推断出贝叶斯网络的定向无环图（DAG）结构。由于组合较大的样本空间，定义这种分布非常具有挑战性，并且通常需要基于MCMC的近似值。最近，已引入了一种新型的概率模型，称为生成流网络（GFLOWNETS），作为离散和复合对象（例如图形）生成建模的一般框架。在这项工作中，我们建议使用GFLOWNET作为MCMC的替代方案，以近似贝叶斯网络结构的后验分布，给定观测数据集。从该近似分布中生成样本DAG被视为一个顺序决策问题，在该问题中，该图是根据学习的过渡概率一次构造一个边缘的。通过对模拟和真实数据的评估，我们表明我们的方法称为dag-gflownet，可以准确地近似DAG，并且它可以与基于MCMC或变异推断的其他方法进行比较。

Disonandlement被假设有利于许多下游任务。然而，学习解除不诚位表示的共同假设是数据生成因子在统计上独立。由于目前的方法几乎单独评估在这种理想的假设所在的玩具数据集上，我们在分层设置中调查它们的性能，其现实世界数据的相关特征。在这项工作中，我们介绍了一个具有分层结构的地面实际生成因子的数据集。我们使用这部小型数据集来评估最先进的自动统计文件的解剖模型的性能，并观察到分层模型在分层排列因子的解剖学方面通常优于单层VAE。

灵巧的操纵仍然是机器人技术中的一个空缺问题。为了协调研究界为解决这个问题的努力，我们提出了共同的基准。我们设计和构建了机器人平台，该平台托管在MPI上供智能系统托管，可以远程访问。每个平台由三个能够敏捷物体操纵的机器人手指组成。用户能够通过提交自动执行的代码（类似于计算群集）来远程控制平台。使用此设置，i）我们举办机器人竞赛，来自世界任何地方的团队访问我们的平台以应对具有挑战性的任务ii）我们发布了在这些比赛中收集的数据集（包括数百个机器人小时），而我们为研究人员提供了访问自己项目的这些平台。