In deep learning, neural networks serve as noisy channels between input data and its representation. This perspective naturally relates deep learning with the pursuit of constructing channels with optimal performance in information transmission and representation. While considerable efforts are concentrated on realizing optimal channel properties during network optimization, we study a frequently overlooked possibility that neural networks can be initialized toward optimal channels. Our theory, consistent with experimental validation, identifies primary mechanics underlying this unknown possibility and suggests intrinsic connections between statistical physics and deep learning. Unlike the conventional theories that characterize neural networks applying the classic mean-filed approximation, we offer analytic proof that this extensively applied simplification scheme is not valid in studying neural networks as information channels. To fill this gap, we develop a corrected mean-field framework applicable for characterizing the limiting behaviors of information propagation in neural networks without strong assumptions on inputs. Based on it, we propose an analytic theory to prove that mutual information maximization is realized between inputs and propagated signals when neural networks are initialized at dynamic isometry, a case where information transmits via norm-preserving mappings. These theoretical predictions are validated by experiments on real neural networks, suggesting the robustness of our theory against finite-size effects. Finally, we analyze our findings with information bottleneck theory to confirm the precise relations among dynamic isometry, mutual information maximization, and optimal channel properties in deep learning.

目的：目的是将先前验证的深度学习算法应用于新的甲状腺结节超声图像数据集，并将其性能与放射科医生进行比较。方法：先前的研究提出了一种能够检测甲状腺结节，然后使用两个超声图像进行恶性分类的算法。从1278个结节训练了多任务深度卷积神经网络，最初用99个单独的结节进行了测试。结果与放射科医生相当。与培训案例相比，使用来自不同制造商和产品类型的超声计算机成像的378个结节进一步测试了该算法。要求四名经验丰富的放射科医生评估结节，以与深度学习进行比较。结果：用参数，二维估计计算了深度学习算法和四个放射科医生的曲线（AUC）面积。对于深度学习算法，AUC为0.70（95％CI：0.64-0.75）。放射科医生的AUC为0.66（95％CI：0.61-0.71），0.67（95％CI：0.62-0.73），0.68（95％CI：0.63-0.73）和0.66（95％CI：95％CI：0.61-0.71）。结论：在新的测试数据集中，深度学习算法与所有四个放射科医生都达到了类似的性能。

视频文本预训练（VTP）旨在从大规模的网络视频中学习可转移的代表。迄今为止，几乎所有现有的VTP方法都仅限于基于检索的下游任务，例如视频检索，而它们在基于本地化的任务（例如时间基础）上的转移潜力不足。在本文中，我们实验分析并证明了当前VTP方法与本地化任务的不相容性，并提出了一种新颖的面向定位的视频文本预训练框架，称为LocvTP。具体而言，我们执行细粒对比度对准作为通过剪贴字对数发现方案对粗粒粒度的补充。为了进一步增强学习功能的时间推理能力，我们提出了一个上下文投影头和暂时意识的对比损失，以感知上下文关系。对六个数据集的四个下游任务进行的广泛实验表明，我们的LOCVTP在基于检索和基于本地化的任务上都达到了最先进的性能。此外，我们进行了全面的消融研究和彻底的分析，以探索最佳的模型设计和培训策略。

产生人类想要的声音效果是一个重要的话题。但是，在这一领域，很少有研究声音发电。在这项研究中，我们调查了以文本提示为条件的声音，并提出了一个新型的文本对生成框架，该框架由文本编码器组成，矢量量化了变异自动编码器（VQ-VAE），解码器和歌手。该框架首先使用解码器将从文本编码器提取的文本特征传递到借助VQ-VAE的MEL光谱图中，然后使用Vocoder将生成的MEL光谱图转换为波形。我们发现，解码器显着影响发电性能。因此，我们专注于在这项研究中设计一个好的解码器。我们从传统的自动回解码器开始，该解码器已被证明是以前的Sound Generation Works中的最先进方法。但是，AR解码器始终按顺序预测MEL-SPECTROGIN图令牌，这引入了单向偏见和错误问题的积累。此外，使用AR解码器，声音生成时间随着声音持续时间线性增加。为了克服AR解码器引入的缺点，我们提出了一个基于离散扩散模型的非自动回形解码器，称为DiffSound。具体而言，DIFFSOUND可以在一个步骤中预测所有MEL光谱图令牌，然后在下一步中完善预测的令牌，因此可以在几个步骤后获得最优于预测的结果。我们的实验表明，与AR解码器相比，我们提出的差异不仅产生更好的文本到单一生成结果，而且还具有更快的生成速度，例如MOS：3.56 \ textit {v.s} 2.786，并且生成速度为五个比AR解码器快的时间。

虽然深增强学习已成为连续决策问题的有希望的机器学习方法，但对于自动驾驶或医疗应用等高利害域来说仍然不够成熟。在这种情况下，学习的政策需要例如可解释，因此可以在任何部署之前检查它（例如，出于安全性和验证原因）。本调查概述了各种方法，以实现加固学习（RL）的更高可解释性。为此，我们将解释性（作为模型的财产区分开来和解释性（作为HOC操作后的讲话，通过代理的干预），并在RL的背景下讨论它们，并强调前概念。特别是，我们认为可译文的RL可能会拥抱不同的刻面：可解释的投入，可解释（转型/奖励）模型和可解释的决策。根据该计划，我们总结和分析了与可解释的RL相关的最近工作，重点是过去10年来发表的论文。我们还简要讨论了一些相关的研究领域并指向一些潜在的有前途的研究方向。

本文介绍了电力系统运营商的域知识如何集成到强化学习（RL）框架中，以有效学习控制电网拓扑以防止热级联的代理。由于大搜索/优化空间，典型的基于RL的拓扑控制器无法表现良好。在这里，我们提出了一个基于演员 - 评论家的代理，以解决问题的组合性质，并使用由RTE，法国TSO开发的RL环境训练代理。为了解决大型优化空间的挑战，通过使用网络物理修改环境以增强代理学习来纳入训练过程中的基于奖励调整的基于课程的方法。此外，采用多种方案的并行训练方法来避免将代理偏置到几种情况，并使其稳健地对网格操作中的自然变异性。如果没有对培训过程进行这些修改，则RL代理失败了大多数测试场景，说明了正确整合物理系统的域知识以获得真实世界的RL学习的重要性。该代理通过RTE测试2019年学习，以运行电力网络挑战，并以精确度和第1位的速度授予第2位。开发的代码是公共使用开放的。

我们研究了视觉变压器的培训，用于半监督图像分类。变形金刚最近在众多监督的学习任务中表现出令人印象深刻的表现。令人惊讶的是，我们发现视觉变形金刚在半监督的想象中心设置上表现不佳。相比之下，卷积神经网络（CNNS）实现了小标记数据制度的卓越结果。进一步调查揭示了原因是CNN具有强大的空间归纳偏差。灵感来自这一观察，我们介绍了一个联合半监督学习框架，半统一，其中包含变压器分支，卷积分支和精心设计的融合模块，用于分支之间的知识共享。卷积分支在有限监督数据上培训，并生成伪标签，以监督变压器分支对未标记数据的培训。关于Imagenet的广泛实验表明，半统一达到75.5 \％的前1个精度，优于最先进的。此外，我们显示Semifirmer是一般框架，与大多数现代变压器和卷积神经结构兼容。

部分微分方程（PDES）在科学和工程的许多学科中都是普遍的，难以解决。通常，PDE的闭合形式溶液不可用，数值近似方法是计算昂贵的。 PDE的参数在许多应用中是可变的，例如逆问题，控制和优化，风险评估和不确定性量化。在这些应用程序中，我们的目标是解决参数PDE而不是其中一个实例。我们所提出的方法，称为元 - 自动解码器（MAD），将参数PDES作为元学习问题求解，并利用\ Cite {Park2019DeepsDF}中的自动解码器结构来处理不同的任务/ PDE。从PDE管理方程和边界条件诱导的物理知识损失被用作不同任务的培训损失。疯狂的目标是学习一个良好的模型初始化，可以概括不同的任务，最终使未能学习的任务能够更快地学习。疯狂的灵感来自于（猜想）参数PDE解决方案的低维结构，并从流形学习的角度解释了我们的方法。最后，我们展示了疯狂的力量，虽然广泛的数值研究，包括汉堡等式，拉普尔斯方程和时域麦克斯韦方程。与其他深度学习方法相比，MAD表现出更快的收敛速度而不会失去准确性。

人工智能（AI）技术越来越拓宽政府和公共部门，如权力和能源 - 这是大多数社会行动的关键基础设施。但是，由于可靠性，责任和解释性的要求，直接将基于AI的方法应用于电力系统，因此由于社会无法承担级联故障和大规模停电，这是风险的，这可能很容易花费数十亿美元。为了满足社会要求，本文提出了一种方法来开发，部署和评估能源部门的AI系统：（1）了解物理系统测量，（2）设计AI算法预测需要，（3）开发强大和责任的AI方法，（4）创建可靠的措施来评估AI模型的性能。目标是为能源公用事业用户提供高度的信心。出于说明目的，本文用作电力系统事件预测（PEF）作为示例，该示例仔细分析了通过量量测量单元（PMU）测量的同步素图案。这种物理理解导致数据驱动的框架，其减少了与物理学的维度，并以高可信度预测事件。具体地，对于维度降低，机器学习将物理信息从不同的尺寸排列，从而产生低效的信息提取。对于活动预测，监督学习模型融合了不同模型的结果，以增加信心。最后，与其他最先进的机器学习方法相比，综合实验表明了高精度，效率和可靠性。

近年来，深入学习技术已被用来解决部分微分方程（PDE），其中物理信息的神经网络（PINNS）出现是解决前向和反向PDE问题的有希望的方法。具有点源的PDE，其表示为管理方程中的DIRAC DELTA函数是许多物理过程的数学模型。然而，由于DIRAC DELTA功能所带来的奇点，它们不能直接通过传统的PINNS方法来解决。我们提出了一种普遍的解决方案，以用三种新颖的技术解决这个问题。首先，DIRAC DELTA功能被建模为连续概率密度函数以消除奇点;其次，提出了下限约束的不确定性加权算法，以平衡点源区和其他区域之间的Pinns损失;第三，使用具有周期性激活功能的多尺度深度神经网络来提高PinnS方法的准确性和收敛速度。我们评估了三种代表性PDE的提出方法，实验结果表明，我们的方法优于基于深度学习的方法，涉及准确性，效率和多功能性。