我们介绍了队列舒适模型,这是一个新框架,用于预测新乘员如何看待其热环境。队列舒适模型利用从样本人群中收集的历史数据,这些数据具有一些潜在的偏好相似性,以预测新居民的热偏好反应。我们的框架能够利用可用的背景信息,例如物理特征和一次性的登机调查(对生活尺度的满意度,高度敏感的人尺度,五个个性特征)以及新乘员以及生理和环境传感器的测量值与热偏好响应配对。我们在两个公开可用的数据集中实施了框架,其中包含来自55人的纵向数据,其中包括6,000多个单独的热舒适调查。我们观察到,使用背景信息的队列舒适模型几乎没有变化的热偏好预测性能,但没有使用历史数据。另一方面,使用队列舒适模型的每个数据集占用人群的一半和三分之一的占用人群,而目标居民的历史数据较少,同类舒适模型将其热偏好预测增加了8〜 \%,平均为5〜 \%与对整个乘员人群进行训练的通用模型相比,某些乘员最多可容纳36点\%和46〜%。该框架以数据和站点不可知的方式呈现,其不同的组件很容易根据乘员和建筑物的数据可用性定制。队列舒适模型可能是迈向个性化的重要一步,而无需为每个新乘员开发个性化模型。
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Efficient energy consumption is crucial for achieving sustainable energy goals in the era of climate change and grid modernization. Thus, it is vital to understand how energy is consumed at finer resolutions such as household in order to plan demand-response events or analyze the impacts of weather, electricity prices, electric vehicles, solar, and occupancy schedules on energy consumption. However, availability and access to detailed energy-use data, which would enable detailed studies, has been rare. In this paper, we release a unique, large-scale, synthetic, residential energy-use dataset for the residential sector across the contiguous United States covering millions of households. The data comprise of hourly energy use profiles for synthetic households, disaggregated into Thermostatically Controlled Loads (TCL) and appliance use. The underlying framework is constructed using a bottom-up approach. Diverse open-source surveys and first principles models are used for end-use modeling. Extensive validation of the synthetic dataset has been conducted through comparisons with reported energy-use data. We present a detailed, open, high-resolution, residential energy-use dataset for the United States.
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室内环境中的热舒适感会对乘员的健康,福祉和表现产生巨大影响。鉴于对能源效率和实现智能建筑的关注,机器学习(ML)越来越多地用于数据驱动的热舒适度(TC)预测。通常,提出了用于空调或HVAC通风建筑物的基于ML的解决方案,这些模型主要是为成年人设计的。另一方面,在大多数国家 /地区,自然通风(NV)的建筑物是常态。它们也是节能和长期可持续性目标的理想选择。但是,NV建筑物的室内环境缺乏热调节,并且在空间环境中差异很大。这些因素使TC预测极具挑战性。因此,确定建筑环境对TC模型性能的影响很重要。此外,需要研究跨不同NV室内空间的TC预测模型的概括能力。这项工作解决了这些问题。数据是通过在5个自然通风的学校建筑中进行的为期一个月的实地实验,涉及512名小学生。空间变异性对学生舒适度的影响通过预测准确性的变化(高达71%)来证明。还通过特征重要性的变化来证明建筑环境对TC预测的影响。此外,对儿童(我们的数据集)和成人(ASHRAE-II数据库)进行了模型性能的空间变异性比较分析。最后,评估了NV教室中热舒适模型的概括能力,并强调了主要挑战。
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我们在澳大利亚墨尔本郊区的K-12私立学校进行了一个田间研究。数据捕获包含两个元素:首先,使用两个室外气象站的5个月纵向场研究,以及17个教室的室内气象站和乘员控制的房间空调的通风口上的温度传感器;这些在5分钟的测井频率下为每个教室的各个数据集中的各个数据集,包括乘员存在的额外数据。数据集用于推出乘员如何运营房间空调单元的预测模型。其次,我们在4周的横断面研究en-gage中跟踪了23名学生和6名教师,使用可穿戴传感器来记录生理数据,以及日常调查来查询乘客的热舒适度,学习参与,情绪和座位行为。总的来说,组合的数据集可用于分析校园内室内/室外气候和学生行为/精神状态之间的关系,这为未来设计智能反馈系统的机会为学生和员工受益。
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智能建筑中的室内热舒适对乘员的健康和表现有重大影响。因此,机器学习(ML)越来越多地用于解决与室内热舒适的挑战。热舒适感的时间变化是调节居住者福祉和能耗的重要问题。但是,在大多数基于ML的热舒适研究中,不考虑时间中的时间方面,例如一天中的时间,昼夜节律和室外温度。这项工作解决了这些问题。它研究了昼夜节律和室外温度对ML模型的预测准确性和分类性能的影响。数据是通过在14个教室中进行的长达一个月的实地实验收集的,其中512名小学生。四个热舒适度指标被认为是深神经网络的输出,并支持数据集的向量机模型。时间变异性对学童舒适性的影响通过“一天中的时间”分析显示。预测准确性的时间差异已显示(多达80%)。此外,我们表明室外温度(随时间变化)对热舒适模型的预测性能产生了积极影响高达30%。时空环境的重要性通过对比的是微观级别(特定于位置)和宏观级别(整个城市的6个位置)的重要性。这项工作的最重要发现是,对于多种热舒适度指标,显示了预测准确性的明确提高,而天空中的时间和天空照明则有所增加。
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Energy consumption in buildings, both residential and commercial, accounts for approximately 40% of all energy usage in the U.S., and similar numbers are being reported from countries around the world. This significant amount of energy is used to maintain a comfortable, secure, and productive environment for the occupants. So, it is crucial that the energy consumption in buildings must be optimized, all the while maintaining satisfactory levels of occupant comfort, health, and safety. Recently, Machine Learning has been proven to be an invaluable tool in deriving important insights from data and optimizing various systems. In this work, we review the ways in which machine learning has been leveraged to make buildings smart and energy-efficient. For the convenience of readers, we provide a brief introduction of several machine learning paradigms and the components and functioning of each smart building system we cover. Finally, we discuss challenges faced while implementing machine learning algorithms in smart buildings and provide future avenues for research at the intersection of smart buildings and machine learning.
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在本文中,我们提出了一种方法,用于预测社交媒体对等体之间的信任链接,其中一个是在多识别信任建模的人工智能面积。特别是,我们提出了一种数据驱动的多面信任信任建模,该信任建模包括许多不同的特征以进行全面分析。我们专注于展示类似用户的聚类如何实现关键新功能:支持更个性化的,从而为用户提供更准确的预测。在信任感知项目推荐任务中说明,我们在大yelp数据集的上下文中评估所提出的框架。然后,我们讨论如何提高社交媒体的可信关系的检测可以帮助在最近爆发的社交网络环境中支持在线用户的违法行为和谣言的传播。我们的结论是关于一个特别易受资助的用户基础,老年人的反思,以说明关于用户组的推理价值,期望通过通过数据分析获得的洞察力集成已知偏好的一些未来方向。
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自我跟踪可以提高人们对他们不健康的行为的认识,为行为改变提供见解。事先工作探索了自动跟踪器如何反映其记录数据,但它仍然不清楚他们从跟踪反馈中学到多少,以及哪些信息更有用。实际上,反馈仍然可以压倒,并简明扼要可以通过增加焦点和减少解释负担来改善学习。为了简化反馈,我们提出了一个自动跟踪反馈显着框架,以定义提供反馈的特定信息,为什么这些细节以及如何呈现它们(手动引出或自动反馈)。我们从移动食品跟踪的实地研究中收集了调查和膳食图像数据,并实施了Salientrack,一种机器学习模型,以预测用户从跟踪事件中学习。使用可解释的AI(XAI)技术,SalientRack识别该事件的哪些特征是最突出的,为什么它们导致正面学习结果,并优先考虑如何根据归属分数呈现反馈。我们展示了用例,并进行了形成性研究,以展示Salientrack的可用性和有用性。我们讨论自动跟踪中可读性的影响,以及如何添加模型解释性扩大了提高反馈体验的机会。
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情绪预测在心理健康和情绪感知计算中起着至关重要的作用。情绪的复杂性质是由于其对一个人的生理健康,精神状态和周围环境的依赖而产生的,这使其预测一项艰巨的任务。在这项工作中,我们利用移动传感数据来预测幸福和压力。除了一个人的生理特征外,我们还通过天气和社交网络纳入了环境的影响。为此,我们利用电话数据来构建社交网络并开发机器学习体系结构,该架构从图形网络的多个用户中汇总信息,并将其与数据的时间动态集成在一起,以预测所有用户的情感。社交网络的构建不会在用户的EMA或数据收集方面产生额外的成本,也不会引起隐私问题。我们提出了一种自动化用户社交网络影响预测的架构,能够处理现实生活中社交网络的动态分布,从而使其可扩展到大规模网络。我们广泛的评估突出了社交网络集成提供的改进。我们进一步研究了图形拓扑对模型性能的影响。
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规划自行车共享站的布局是一个复杂的过程,特别是在刚刚实施自行车共享系统的城市。城市规划者通常必须根据公开可用的数据并私下提供来自管理的数据,然后使用现场流行的位置分配模型。较小城市的许多城市可能难以招聘专家进行此类规划。本文提出了一种新的解决方案来简化和促进通过使用空间嵌入方法来实现这种规划的过程。仅基于来自OpenStreetMap的公开数据,以及来自欧洲34个城市的站布局,已经开发了一种使用优步H3离散全球电网系统将城市分成微区域的方法,并指示其值得放置站的区域在不同城市使用转移学习的现有系统。工作的结果是在规划驻地布局的决策中支持规划者的机制,以选择参考城市。
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Labeling a module defective or non-defective is an expensive task. Hence, there are often limits on how much-labeled data is available for training. Semi-supervised classifiers use far fewer labels for training models, but there are numerous semi-supervised methods, including self-labeling, co-training, maximal-margin, and graph-based methods, to name a few. Only a handful of these methods have been tested in SE for (e.g.) predicting defects and even that, those tests have been on just a handful of projects. This paper takes a wide range of 55 semi-supervised learners and applies these to over 714 projects. We find that semi-supervised "co-training methods" work significantly better than other approaches. However, co-training needs to be used with caution since the specific choice of co-training methods needs to be carefully selected based on a user's specific goals. Also, we warn that a commonly-used co-training method ("multi-view"-- where different learners get different sets of columns) does not improve predictions (while adding too much to the run time costs 11 hours vs. 1.8 hours). Those cautions stated, we find using these "co-trainers," we can label just 2.5% of data, then make predictions that are competitive to those using 100% of the data. It is an open question worthy of future work to test if these reductions can be seen in other areas of software analytics. All the codes used and datasets analyzed during the current study are available in the https://GitHub.com/Suvodeep90/Semi_Supervised_Methods.
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情绪分析中最突出的任务是为文本分配情绪,并了解情绪如何在语言中表现出来。自然语言处理的一个重要观察结果是,即使没有明确提及情感名称,也可以通过单独参考事件来隐式传达情绪。在心理学中,被称为评估理论的情感理论类别旨在解释事件与情感之间的联系。评估可以被形式化为变量,通过他们认为相关的事件的人们的认知评估来衡量认知评估。其中包括评估事件是否是新颖的,如果该人认为自己负责,是否与自己的目标以及许多其他人保持一致。这样的评估解释了哪些情绪是基于事件开发的,例如,新颖的情况会引起惊喜或不确定后果的人可能引起恐惧。我们在文本中分析了评估理论对情绪分析的适用性,目的是理解注释者是否可以可靠地重建评估概念,如果可以通过文本分类器预测,以及评估概念是否有助于识别情感类别。为了实现这一目标,我们通过要求人们发短信描述触发特定情绪并披露其评估的事件来编译语料库。然后,我们要求读者重建文本中的情感和评估。这种设置使我们能够衡量是否可以纯粹从文本中恢复情绪和评估,并为判断模型的绩效指标提供人体基准。我们将文本分类方法与人类注释者的比较表明,两者都可以可靠地检测出具有相似性能的情绪和评估。我们进一步表明,评估概念改善了文本中情绪的分类。
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如今,由于最近在人工智能(AI)和机器学习(ML)中的近期突破,因此,智能系统和服务越来越受欢迎。然而,机器学习不仅满足软件工程,不仅具有有希望的潜力,而且还具有一些固有的挑战。尽管最近的一些研究努力,但我们仍然没有明确了解开发基于ML的申请和当前行业实践的挑战。此外,目前尚不清楚软件工程研究人员应将其努力集中起来,以更好地支持ML应用程序开发人员。在本文中,我们报告了一个旨在了解ML应用程序开发的挑战和最佳实践的调查。我们合成从80名从业者(以不同的技能,经验和应用领域)获得的结果为17个调查结果;概述ML应用程序开发的挑战和最佳实践。参与基于ML的软件系统发展的从业者可以利用总结最佳实践来提高其系统的质量。我们希望报告的挑战将通知研究界有关需要调查的主题,以改善工程过程和基于ML的申请的质量。
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Recent research has demonstrated the capability of behavior signals captured by smartphones and wearables for longitudinal behavior modeling. However, there is a lack of a comprehensive public dataset that serves as an open testbed for fair comparison among algorithms. Moreover, prior studies mainly evaluate algorithms using data from a single population within a short period, without measuring the cross-dataset generalizability of these algorithms. We present the first multi-year passive sensing datasets, containing over 700 user-years and 497 unique users' data collected from mobile and wearable sensors, together with a wide range of well-being metrics. Our datasets can support multiple cross-dataset evaluations of behavior modeling algorithms' generalizability across different users and years. As a starting point, we provide the benchmark results of 18 algorithms on the task of depression detection. Our results indicate that both prior depression detection algorithms and domain generalization techniques show potential but need further research to achieve adequate cross-dataset generalizability. We envision our multi-year datasets can support the ML community in developing generalizable longitudinal behavior modeling algorithms.
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Algorithms that involve both forecasting and optimization are at the core of solutions to many difficult real-world problems, such as in supply chains (inventory optimization), traffic, and in the transition towards carbon-free energy generation in battery/load/production scheduling in sustainable energy systems. Typically, in these scenarios we want to solve an optimization problem that depends on unknown future values, which therefore need to be forecast. As both forecasting and optimization are difficult problems in their own right, relatively few research has been done in this area. This paper presents the findings of the ``IEEE-CIS Technical Challenge on Predict+Optimize for Renewable Energy Scheduling," held in 2021. We present a comparison and evaluation of the seven highest-ranked solutions in the competition, to provide researchers with a benchmark problem and to establish the state of the art for this benchmark, with the aim to foster and facilitate research in this area. The competition used data from the Monash Microgrid, as well as weather data and energy market data. It then focused on two main challenges: forecasting renewable energy production and demand, and obtaining an optimal schedule for the activities (lectures) and on-site batteries that lead to the lowest cost of energy. The most accurate forecasts were obtained by gradient-boosted tree and random forest models, and optimization was mostly performed using mixed integer linear and quadratic programming. The winning method predicted different scenarios and optimized over all scenarios jointly using a sample average approximation method.
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Different machine learning (ML) models are trained on SCADA and meteorological data collected at an onshore wind farm and then assessed in terms of fidelity and accuracy for predictions of wind speed, turbulence intensity, and power capture at the turbine and wind farm levels for different wind and atmospheric conditions. ML methods for data quality control and pre-processing are applied to the data set under investigation and found to outperform standard statistical methods. A hybrid model, comprised of a linear interpolation model, Gaussian process, deep neural network (DNN), and support vector machine, paired with a DNN filter, is found to achieve high accuracy for modeling wind turbine power capture. Modifications of the incoming freestream wind speed and turbulence intensity, $TI$, due to the evolution of the wind field over the wind farm and effects associated with operating turbines are also captured using DNN models. Thus, turbine-level modeling is achieved using models for predicting power capture while farm-level modeling is achieved by combining models predicting wind speed and $TI$ at each turbine location from freestream conditions with models predicting power capture. Combining these models provides results consistent with expected power capture performance and holds promise for future endeavors in wind farm modeling and diagnostics. Though training ML models is computationally expensive, using the trained models to simulate the entire wind farm takes only a few seconds on a typical modern laptop computer, and the total computational cost is still lower than other available mid-fidelity simulation approaches.
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我们在数字世界中采取的每一步都会落后于我们行为的记录;数字足迹。研究表明,算法可以将这些数字足迹转化为精确的心理特征估计,包括人格特质,心理健康或情报。然而,AI产生这些见解的机制通常保持不透明。在本文中,我们展示了如何解释AI(XAI)可以帮助域专家和数据主体验证,问题和改进分类数字足迹的心理特征的模型。我们在来自金融交易数据的大五个人格预测(特征和方面)的范围内,详细说明了两个流行的XAI方法(规则提取和反事实解释)(n = 6,408)。首先,我们展示了全球规则提取在模型中标识的消费模式中如何阐明了最重要的人格,并讨论这些规则如何用于解释,验证和改进模型。其次,我们实施当地规则提取,以表明,由于其独特的财务行为,个人分配给个性课程,并且模型的预测信心与促进预测的特征数量之间存在积极的联系。我们的实验突出了全球和本地XAI方法的重要性。通过更好地了解预测模型如何工作,以及他们如何获得特定人的结果,Xai促进了一个世界的问责制,其中AI影响了世界各地数十亿人的生命。
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对医疗保健监控的远程工具的需求从未如此明显。摄像机测量生命体征利用成像装置通过分析人体的图像来计算生理变化。建立光学,机器学习,计算机视觉和医学的进步这些技术以来的数码相机的发明以来已经显着进展。本文介绍了对生理生命体征的相机测量综合调查,描述了它们可以测量的重要标志和实现所做的计算技术。我涵盖了临床和非临床应用以及这些应用需要克服的挑战,以便从概念上推进。最后,我描述了对研究社区可用的当前资源(数据集和代码),并提供了一个全面的网页(https://cameravitals.github.io/),其中包含这些资源的链接以及其中引用的所有文件的分类列表文章。
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我们介绍了Sparrow,这是一个寻求信息的对话代理,与提示的语言模型基线相比,训练有素,更有帮助,正确和无害。我们使用从人类反馈中的强化学习来培训我们的模型,以帮助人类评估者判断代理人的行为。首先,为了使我们的代理人更有帮助和无害,我们将良好对话的要求分解为代理人应遵循的自然语言规则,并分别向评估者询问每个规则。我们证明,这种崩溃使我们能够收集对代理行为的更多针对性的人类判断,并允许更有效的规则条件奖励模型。其次,我们的代理商在收集对模型声明的偏好判决时提供了支持事实主张的来源的证据。对于事实问题,麻雀提供的证据支持了78%的时间。比基线比基线更享受麻雀,同时对人类的对抗性探测更具弹性,在探测时只有8%的时间违反了我们的规则。最后,我们进行了广泛的分析,表明尽管我们的模型学会遵守我们的规则,但它可以表现出分布偏见。
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近年来,随着传感器和智能设备的广泛传播,物联网(IoT)系统的数据生成速度已大大增加。在物联网系统中,必须经常处理,转换和分析大量数据,以实现各种物联网服务和功能。机器学习(ML)方法已显示出其物联网数据分析的能力。但是,将ML模型应用于物联网数据分析任务仍然面临许多困难和挑战,特别是有效的模型选择,设计/调整和更新,这给经验丰富的数据科学家带来了巨大的需求。此外,物联网数据的动态性质可能引入概念漂移问题,从而导致模型性能降解。为了减少人类的努力,自动化机器学习(AUTOML)已成为一个流行的领域,旨在自动选择,构建,调整和更新机器学习模型,以在指定任务上实现最佳性能。在本文中,我们对Automl区域中模型选择,调整和更新过程中的现有方法进行了审查,以识别和总结将ML算法应用于IoT数据分析的每个步骤的最佳解决方案。为了证明我们的发现并帮助工业用户和研究人员更好地实施汽车方法,在这项工作中提出了将汽车应用于IoT异常检测问题的案例研究。最后,我们讨论并分类了该领域的挑战和研究方向。
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