如今,预测机器学习模型通常以无状态和昂贵的方式进行更新。想要建立基于机器学习的应用程序和系统的公司的两个主要未来趋势是实时推理和持续更新。不幸的是,这两种趋势都需要一个成熟的基础设施,这很难实现本地人。本文定义了一种新颖的软件服务和模型交付基础架构,称为连续学习 - 服务(CLAAS)来解决这些问题。具体而言,它包含持续的机器学习和连续的集成技术。它为数据科学家提供了模型更新和验证工具的支持,而无需进行本地解决方案,并且以高效,陈述和易于使用的方式提供了支持。最后,此CL模型服务易于封装在任何机器学习基础架构或云系统中。本文介绍了在两种现实世界中评估的CLAAS实例化的设计和实现。前者是使用core50数据集的机器人对象识别设置,而后者是命名类别,并且使用时尚域中的deepfashion-c数据集属性预测。我们的初步结果表明,无论计算在Continuum Edge-Cloud中的何处,连续学习模型服务的可用性和效率以及解决方案在解决现实世界用例中的有效性。
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无线电接入网络(RAN)技术继续见证巨大的增长,开放式运行越来越最近的势头。在O-RAN规范中,RAN智能控制器(RIC)用作自动化主机。本文介绍了对O-RAN堆栈相关的机器学习(ML)的原则,特别是加强学习(RL)。此外,我们审查无线网络的最先进的研究,并将其投入到RAN框架和O-RAN架构的层次结构上。我们在整个开发生命周期中提供ML / RL模型面临的挑战的分类:从系统规范到生产部署(数据采集,模型设计,测试和管理等)。为了解决挑战,我们将一组现有的MLOPS原理整合,当考虑RL代理时,具有独特的特性。本文讨论了系统的生命周期模型开发,测试和验证管道,称为:RLOPS。我们讨论了RLOP的所有基本部分,包括:模型规范,开发和蒸馏,生产环境服务,运营监控,安全/安全和数据工程平台。根据这些原则,我们提出了最佳实践,以实现自动化和可重复的模型开发过程。
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本文是机器学习操作(MLOPS)区域的概述。我们的目标是通过突出目前的问题和趋势来定义这些系统的操作和组件。在这种情况下,我们展示了不同的工具及其有用性,以提供相应的指导方针。此外,识别了MLOPA和Automl(自动化机器学习)之间的连接,以及如何提出该组合如何工作。
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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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经典的机器学习算法通常假设绘制数据是i.i.d的。来自固定概率分布。最近,持续学习成为机器学习的快速增长领域,在该领域中,该假设放松,即数据分布是非平稳的,并且随着时间的推移而变化。本文通过上下文变量$ c $表示数据分布的状态。 $ c $的漂移导致数据分布漂移。上下文漂移可能会改变目标分布,输入分布或两者兼而有之。此外,分布漂移可能是突然的或逐渐的。在持续学习中,环境漂移可能会干扰学习过程并擦除以前学习的知识。因此,持续学习算法必须包括处理此类漂移的专业机制。在本文中,我们旨在识别和分类不同类型的上下文漂移和潜在的假设,以更好地表征各种持续学习的场景。此外,我们建议使用分布漂移框架来提供对连续学习领域常用的几个术语的更精确的定义。
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在不同的持续学习场景中可以经验经验评估模型的能力。每种情况都定义了限制和学习环境的机会。在这里,我们挑战了持续学习文学中的当前趋势,主要是在类渐进式场景上进行实验,其中一项经验中的课程从未被重新审视。我们对这种环境的过度注重可能是对持续学习的未来研究来限制,因为类增量场景人为地加剧了灾难性的遗忘,以牺牲其他重要目标等于前向传递和计算效率。在许多现实世界环境中,实际上,重复先前遇到的概念自然地发生,有助于软化对先前知识的破坏。我们倡导更深入地研究替代持续学习场景,其中重复通过传入信息流中的设计集成。从已经现有的提案开始,我们描述了这种级别的级别与重复方案的优势可以提供更全面的持续学习模型的评估。
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物联网系统中的微型机器学习(Tinyml)利用MCU作为数据处理的边缘设备。但是,传统的Tinyml方法只能执行推理,仅限于静态环境或类。真实情况通常在动态环境中起作用,从而将原始神经模型不再合适的上下文漂移。因此,预训练的模型降低了其一生中的准确性和可靠性,因为记录的数据缓慢变为过时或出现新模式。连续学习策略通过对参数进行运行时进行微调维护模型。本文比较了两个实际应用中的四种最新算法:i)基于加速度计数据的手势识别和ii)图像分类。我们的结果证实了这些系统的可靠性以及将它们部署到微小的MCUS中的可行性,相对于无约束计算平台的原始模型的精确度下降了几个百分点。
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机器学习传感器代表了嵌入式机器学习应用程序未来的范式转移。当前的嵌入式机器学习(ML)实例化遭受了复杂的整合,缺乏模块化以及数据流动的隐私和安全问题。本文提出了一个以数据为中心的范式,用于将传感器智能嵌入边缘设备上,以应对这些挑战。我们对“传感器2.0”的愿景需要将传感器输入数据和ML处理从硬件级别隔离到更广泛的系统,并提供一个薄的界面,以模拟传统传感器的功能。这种分离导致模块化且易于使用的ML传感器设备。我们讨论了将ML处理构建到嵌入式系统上控制微处理器的软件堆栈中的标准方法所带来的挑战,以及ML传感器的模块化如何减轻这些问题。 ML传感器提高了隐私和准确性,同时使系统构建者更容易将ML集成到其产品中,以简单的组件。我们提供了预期的ML传感器和说明性数据表的例子,以表现出来,并希望这将建立对话使我们朝着传感器2.0迈进。
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机器学习(ML)系统的开发和部署可以用现代工具轻松执行,但该过程通常是匆忙和意思是结束的。缺乏勤奋会导致技术债务,范围蠕变和未对准的目标,模型滥用和失败,以及昂贵的后果。另一方面,工程系统遵循明确定义的流程和测试标准,以简化高质量,可靠的结果的开发。极端是航天器系统,其中关键任务措施和鲁棒性在开发过程中根深蒂固。借鉴航天器工程和ML的经验(通过域名通过产品的研究),我们开发了一种经过验证的机器学习开发和部署的系统工程方法。我们的“机器学习技术准备水平”(MLTRL)框架定义了一个原则的过程,以确保强大,可靠和负责的系统,同时为ML工作流程流线型,包括来自传统软件工程的关键区别。 MLTRL甚至更多,MLTRL为跨团队和组织的人们定义了一个人工智能和机器学习技术的人员。在这里,我们描述了通过生产化和部署在医学诊断,消费者计算机视觉,卫星图像和粒子物理学等领域,以通过生产和部署在基本研究中开发ML方法的几个现实世界使用情况的框架和阐明。
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Continual Learning (CL) is a field dedicated to devise algorithms able to achieve lifelong learning. Overcoming the knowledge disruption of previously acquired concepts, a drawback affecting deep learning models and that goes by the name of catastrophic forgetting, is a hard challenge. Currently, deep learning methods can attain impressive results when the data modeled does not undergo a considerable distributional shift in subsequent learning sessions, but whenever we expose such systems to this incremental setting, performance drop very quickly. Overcoming this limitation is fundamental as it would allow us to build truly intelligent systems showing stability and plasticity. Secondly, it would allow us to overcome the onerous limitation of retraining these architectures from scratch with the new updated data. In this thesis, we tackle the problem from multiple directions. In a first study, we show that in rehearsal-based techniques (systems that use memory buffer), the quantity of data stored in the rehearsal buffer is a more important factor over the quality of the data. Secondly, we propose one of the early works of incremental learning on ViTs architectures, comparing functional, weight and attention regularization approaches and propose effective novel a novel asymmetric loss. At the end we conclude with a study on pretraining and how it affects the performance in Continual Learning, raising some questions about the effective progression of the field. We then conclude with some future directions and closing remarks.
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对人工智能(AI)法规的增加导致了一系列伦理原则的定义,分为可持续的AI框架。在本文中,我们识别持续学习,是AI研究的一个活跃领域,作为符合可持续AI原则的系统设计的有希望的方法。虽然可持续的AI概述了伦理应用的一般追逐者,但持续的学习提供了将如此探索的手段进入实践。
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Following the development of digitization, a growing number of large Original Equipment Manufacturers (OEMs) are adapting computer vision or natural language processing in a wide range of applications such as anomaly detection and quality inspection in plants. Deployment of such a system is becoming an extremely important topic. Our work starts with the least-automated deployment technologies of machine learning systems includes several iterations of updates, and ends with a comparison of automated deployment techniques. The objective is, on the one hand, to compare the advantages and disadvantages of various technologies in theory and practice, so as to facilitate later adopters to avoid making the generalized mistakes when implementing actual use cases, and thereby choose a better strategy for their own enterprises. On the other hand, to raise awareness of the evaluation framework for the deployment of machine learning systems, to have more comprehensive and useful evaluation metrics (e.g. table 2), rather than only focusing on a single factor (e.g. company cost). This is especially important for decision-makers in the industry.
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持续学习(CL,有时也称为增量学习)是机器学习的一种味道,在该口味中,通常会放松或省略固定数据分布的通常假设。当天然应用时,例如CL问题中的DNNS时,数据分布的变化会导致所谓的灾难性遗忘(CF)效应:突然丧失了先前的知识。尽管近年来已经为启用CL做出了许多重大贡献,但大多数作品都解决了受监督的(分类)问题。本文回顾了在其他环境中研究CL的文献,例如通过减少监督,完全无监督的学习和强化学习的学习。除了提出一个简单的模式用于分类CL方法W.R.T.他们的自主权和监督水平,我们讨论了与每种设置相关的具体挑战以及对CL领域的潜在贡献。
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Video, as a key driver in the global explosion of digital information, can create tremendous benefits for human society. Governments and enterprises are deploying innumerable cameras for a variety of applications, e.g., law enforcement, emergency management, traffic control, and security surveillance, all facilitated by video analytics (VA). This trend is spurred by the rapid advancement of deep learning (DL), which enables more precise models for object classification, detection, and tracking. Meanwhile, with the proliferation of Internet-connected devices, massive amounts of data are generated daily, overwhelming the cloud. Edge computing, an emerging paradigm that moves workloads and services from the network core to the network edge, has been widely recognized as a promising solution. The resulting new intersection, edge video analytics (EVA), begins to attract widespread attention. Nevertheless, only a few loosely-related surveys exist on this topic. A dedicated venue for collecting and summarizing the latest advances of EVA is highly desired by the community. Besides, the basic concepts of EVA (e.g., definition, architectures, etc.) are ambiguous and neglected by these surveys due to the rapid development of this domain. A thorough clarification is needed to facilitate a consensus on these concepts. To fill in these gaps, we conduct a comprehensive survey of the recent efforts on EVA. In this paper, we first review the fundamentals of edge computing, followed by an overview of VA. The EVA system and its enabling techniques are discussed next. In addition, we introduce prevalent frameworks and datasets to aid future researchers in the development of EVA systems. Finally, we discuss existing challenges and foresee future research directions. We believe this survey will help readers comprehend the relationship between VA and edge computing, and spark new ideas on EVA.
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Explainable Artificial Intelligence (XAI) is transforming the field of Artificial Intelligence (AI) by enhancing the trust of end-users in machines. As the number of connected devices keeps on growing, the Internet of Things (IoT) market needs to be trustworthy for the end-users. However, existing literature still lacks a systematic and comprehensive survey work on the use of XAI for IoT. To bridge this lacking, in this paper, we address the XAI frameworks with a focus on their characteristics and support for IoT. We illustrate the widely-used XAI services for IoT applications, such as security enhancement, Internet of Medical Things (IoMT), Industrial IoT (IIoT), and Internet of City Things (IoCT). We also suggest the implementation choice of XAI models over IoT systems in these applications with appropriate examples and summarize the key inferences for future works. Moreover, we present the cutting-edge development in edge XAI structures and the support of sixth-generation (6G) communication services for IoT applications, along with key inferences. In a nutshell, this paper constitutes the first holistic compilation on the development of XAI-based frameworks tailored for the demands of future IoT use cases.
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现代软件系统和产品越来越依赖机器学习模型,以基于与用户和系统的交互进行数据驱动的决策,例如计算基础架构。对于更广泛的采用,这种做法必须(i)容纳没有ML背景的软件工程师,并提供(ii)提供优化产品目标的机制。在这项工作中,我们描述了一般原则和特定的端到端毫升平台,为决策和反馈集合提供易于使用的API。循环仪支持从在线数据收集到模拟培训,部署,推理的完整端到端ML生命周期,并扩展支持和调整产品目标的评估和调整。我们概述了平台架构和生产部署的整体影响 - 循环仪当前托管700毫升型号,每秒达到600万决定。我们还描述了学习曲线并总结了平台采用者的经验。
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随着机器学习(ML)模型和系统在不同行业的高赌注环境中的增加,保证了部署后的模型的性能变得至关重要。生产中的监测模型是确保其持续性能和可靠性的关键方面。我们展示了Amazon Sagemaker Model Monitor,这是一个完全托管的服务,不断监控亚马逊Sagemaker上托管的机器学习模型的质量。我们的系统实时地自动检测模型中的数据,概念,偏置和特征归因漂移,并提供警报,以便模型所有者可以采取纠正措施,从而保持高质量模型。我们描述了从客户,系统设计和架构获得的关键要求以及用于检测不同类型漂移的方法。此外,我们提供量化评估,然后使用案例,见解和从超过1.5年的生产部署中汲取的经验教训。
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组织依靠机器学习工程师(MLE)来操作ML,即部署和维护生产中的ML管道。操作ML或MLOP的过程包括(i)数据收集和标记的连续循环,(ii)实验以改善ML性能,(iii)在多阶段部署过程中评估,以及(iv)监视(iv)性能下降。当一起考虑这些责任似乎令人震惊 - 任何人如何进行MLOP,没有解决的挑战,对工具制造商有什么影响?我们对在包括聊天机器人,自动驾驶汽车和金融在内的许多应用程序中工作的18个MLE进行了半结构化的民族志访谈。我们的访谈暴露了三个变量,这些变量控制了生产ML部署的成功:速度,验证和版本。我们总结了成功实验,部署和维持生产绩效的共同实践。最后,我们讨论了受访者的痛点和反图案,对工具设计产生了影响。
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连续的软件工程在许多领域已变得司空见惯。但是,在调节需要考虑其他问题的密集部门时,通常认为很难采用连续的开发方法,例如DevOps。在本文中,我们提出了一种将拉力请求用作设计控件的方法,并将这种方法应用于认证的医疗系统中的机器学习,这是一种新颖的技术,这是一种新颖的技术,旨在为机器学习系统增加解释性,作为监管审核跟踪。我们以前曾使用过一种工业系统来证明这种方法,以证明如何以连续的方式开发医疗系统。
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负责任的AI被广泛认为是我们时代最大的科学挑战之一,也是释放AI市场并增加采用率的关键。为了应对负责任的AI挑战,最近已经发布了许多AI伦理原则框架,AI系统应该符合这些框架。但是,没有进一步的最佳实践指导,从业者除了真实性之外没有什么。同样,在算法级别而不是系统级的算法上进行了重大努力,主要集中于数学无关的道德原则(例如隐私和公平)的一部分。然而,道德问题在开发生命周期的任何步骤中都可能发生,从而超过AI算法和模型以外的系统的许多AI,非AI和数据组件。为了从系统的角度操作负责任的AI,在本文中,我们采用了一种面向模式的方法,并根据系统的多媒体文献综述(MLR)的结果提出了负责任的AI模式目录。与其呆在道德原则层面或算法层面上,我们专注于AI系统利益相关者可以在实践中采取的模式,以确保开发的AI系统在整个治理和工程生命周期中负责。负责的AI模式编目将模式分为三组:多层次治理模式,可信赖的过程模式和负责任的逐设计产品模式。这些模式为利益相关者实施负责任的AI提供了系统性和可行的指导。
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