机器学习（ML）为生物处理工程的发展做出了重大贡献，但其应用仍然有限，阻碍了生物过程自动化的巨大潜力。用于模型构建自动化的ML可以看作是引入另一种抽象水平的一种方式，将专家的人类集中在生物过程开发的最认知任务中。首先，概率编程用于预测模型的自动构建。其次，机器学习会通过计划实验来测试假设并进行调查以收集信息性数据来自动评估替代决策，以收集基于模型预测不确定性的模型选择的信息数据。这篇评论提供了有关生物处理开发中基于ML的自动化的全面概述。一方面，生物技术和生物工程社区应意识到现有ML解决方案在生物技术和生物制药中的应用的限制。另一方面，必须确定缺失的链接，以使ML和人工智能（AI）解决方案轻松实施在有价值的生物社区解决方案中。我们总结了几个重要的生物处理系统的ML实施，并提出了两个至关重要的挑战，这些挑战仍然是生物技术自动化的瓶颈，并减少了生物技术开发的不确定性。没有一个合适的程序；但是，这项综述应有助于确定结合生物技术和ML领域的潜在自动化。
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Modeling perception sensors is key for simulation based testing of automated driving functions. Beyond weather conditions themselves, sensors are also subjected to object dependent environmental influences like tire spray caused by vehicles moving on wet pavement. In this work, a novel modeling approach for spray in lidar data is introduced. The model conforms to the Open Simulation Interface (OSI) standard and is based on the formation of detection clusters within a spray plume. The detections are rendered with a simple custom ray casting algorithm without the need of a fluid dynamics simulation or physics engine. The model is subsequently used to generate training data for object detection algorithms. It is shown that the model helps to improve detection in real-world spray scenarios significantly. Furthermore, a systematic real-world data set is recorded and published for analysis, model calibration and validation of spray effects in active perception sensors. Experiments are conducted on a test track by driving over artificially watered pavement with varying vehicle speeds, vehicle types and levels of pavement wetness. All models and data of this work are available open source.
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Dysgraphia, a handwriting learning disability, has a serious negative impact on children's academic results, daily life and overall wellbeing. Early detection of dysgraphia allows for an early start of a targeted intervention. Several studies have investigated dysgraphia detection by machine learning algorithms using a digital tablet. However, these studies deployed classical machine learning algorithms with manual feature extraction and selection as well as binary classification: either dysgraphia or no dysgraphia. In this work, we investigated fine grading of handwriting capabilities by predicting SEMS score (between 0 and 12) with deep learning. Our approach provide accuracy more than 99% and root mean square error lower than one, with automatic instead of manual feature extraction and selection. Furthermore, we used smart pen called SensoGrip, a pen equipped with sensors to capture handwriting dynamics, instead of a tablet, enabling writing evaluation in more realistic scenarios.
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视觉和语言（V+L）模型的最新进展对医疗保健领域产生了有希望的影响。但是，这样的模型难以解释如何以及为什么做出特定决定。此外，模型透明度和域专业知识的参与是机器学习模型进入该领域的关键成功因素。在这项工作中，我们研究了局部替代解释性技术来克服黑盒深度学习模型的问题。我们探讨了使用本地替代物与基础V+L结合使用本地替代物与域专业知识相似的可行性，以生成多模式的视觉和语言解释。我们证明，这种解释可以作为指导该领域数据科学家和机器学习工程师的指导模型培训的有益反馈。
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评估组织内组织和分支机构的效率对于经理来说是一个具有挑战性的问题。评估标准允许组织对其内部单位进行排名，确定其在竞争对手方面的立场，并实施改进和发展目的的策略。在评估银行分支机构的方法中，非参数方法吸引了近年来研究人员的注意。最广泛使用的非参数方法之一是数据包络分析（DEA），可带来有希望的结果。但是，静态DEA方法并未考虑模型中的时间。因此，本文使用动态DEA（DDEA）方法在三年内评估伊朗银行的分支机构（2017-2019）。然后将结果与静态DEA进行比较。对分支进行排名后，使用K-均值方法聚类。最后，引入了一种全面的敏感性分析方法，以帮助管理人员决定更改变量以将分支从一个群集转移到更有效的变量。
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这项工作引入了一种数据驱动的控制方法，用于从稀缺数据中稳定高维动力系统。提出的上下文感知控制器推断方法基于这样的观察，即控制器只需要在不稳定的动态上进行本地行动才能稳定系统。这意味着仅仅学习不稳定的动力学就足够了，通常将其限制在所有系统动力学的高维状态空间中，尺寸要少得多，因此很少有数据示例足以识别它们。数值实验表明，与传统的数据驱动的控制技术和增强学习的变体相比，从数量级的数据样本中学习了上下文感知的控制器的推理，从数量级的稳定控制器学习。该实验进一步表明，上下文感知的控制器推断的数据需求较低，在复杂物理学的数据筛分工程问题中尤其有益，在该数据和培训成本方面，学习完整的系统动态通常是棘手的。
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隐私性和解释性是实现值得信赖的机器学习的两种重要成分。我们通过图形重建攻击研究了图机学习中这两个方面的相互作用。这里的对手的目的是重建给定模型解释的训练数据的图形结构。根据对手可用的不同种类的辅助信息，我们提出了几种图形重建攻击。我们表明，事后功能解释的其他知识大大提高了这些攻击的成功率。此外，我们详细研究了攻击性能相对于三种不同类别的图形神经网络的解释方法的差异：基于梯度，基于扰动和基于替代模型的方法。虽然基于梯度的解释在图形结构方面显示最多，但我们发现这些解释并不总是在实用程序上得分很高。对于其他两类的解释，隐私泄漏随着解释实用程序的增加而增加。最后，我们提出了基于随机响应机制的防御，以释放大大降低攻击成功率的解释。我们的匿名代码可用。
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解释机器学习决策的问题是经过深入研究和重要的。我们对一种涉及称为图形神经网络的图形数据的特定类型的机器学习模型感兴趣。众所周知，由于缺乏公认的基准，评估图形神经网络（GNN）的可解释性方法是具有挑战性的。鉴于GNN模型，存在几种可解释性方法来解释具有多种（有时相互矛盾的）方法论的GNN模型。在本文中，我们提出了一个基准，用于评估称为Bagel的GNN的解释性方法。在百吉饼中，我们首先提出了四种不同的GNN解释评估制度 - 1）忠诚，2）稀疏性，3）正确性。 4）合理性。我们在现有文献中调和多个评估指标，并涵盖了各种概念以进行整体评估。我们的图数据集范围从引文网络，文档图，到分子和蛋白质的图。我们对四个GNN模型和九个有关节点和图形分类任务的事后解释方法进行了广泛的实证研究。我们打开基准和参考实现，并在https://github.com/mandeep-rathee/bagel-benchmark上提供它们。
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潜在的DIRICHLET分配（LDA）广泛用于一组文档的无监督主题建模。模型中没有使用时间信息。但是，连续令牌的相应主题之间通常存在关系。在本文中，我们向LDA提供了一个扩展，该扩展名使用马尔可夫链来建模时间信息。我们将这种新模型从语音发现进行声学单元发现。作为输入令牌，该模型从具有512个代码的矢量定量（VQ）神经网络中对语音进行了离散的编码。然后，目标是将这512个VQ代码映射到50个类似电话的单元（主题），以使其更加类似于真实的电话。与基本LDA相反，该基础LDA仅考虑VQ代码在发声中的共同发生（文档），Markov链LDA还捕获了连续代码如何相互跟随。与基本LDA相比，这种扩展会导致集群质量和电话分割结果的提高。与最近学习50个单元的媒介量化神经网络方法相比，扩展的LDA模型在电话分割方面的性能较好，但在相互信息中的性能较差。
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我们介绍了SubGD，这是一种新颖的几声学习方法，基于最近的发现，即随机梯度下降更新往往生活在低维参数子空间中。在实验和理论分析中，我们表明模型局限于合适的预定义子空间，可以很好地推广用于几次学习。合适的子空间符合给定任务的三个标准：IT（a）允许通过梯度流量减少训练误差，（b）导致模型良好的模型，并且（c）可以通过随机梯度下降来识别。 SUBGD从不同任务的更新说明的自动相关矩阵的特征组合中标识了这些子空间。明确的是，我们可以识别出低维合适的子空间，用于对动态系统的几次学习，而动态系统具有不同的属性，这些属性由分析系统描述的一个或几个参数描述。这种系统在科学和工程领域的现实应用程序中无处不在。我们在实验中证实了SubGD在三个不同的动态系统问题设置上的优势，在样本效率和性能方面，均超过了流行的几次学习方法。
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