自然语言理解（NLU）模型倾向于依靠虚假的相关性（即数据集偏见）来在分布数据集上实现高性能，但在分布外部的数据集中的性能差。大多数现有的偏见方法通常都以偏见的特征（即引起这种虚假相关性的表面特征）来识别和削弱这些样品。但是，下降加权这些样品阻碍了从这些样品的无偏见部分学习的模型。为了应对这一挑战，在本文中，我们建议从特征空间的角度以细粒度的方式消除虚假的相关性。具体而言，我们引入了随机傅立叶特征和加权重采样，以将功能之间的依赖关系解释以减轻虚假相关性。在获得非相关的功能后，我们进一步设计了一种基于相互信息的方法来净化它们，这迫使模型学习与任务更相关的功能。对两个经过良好研究的NLU任务进行的广泛实验表明，我们的方法优于其他比较方法。

具有大量偏见的数据集当前威胁要培训有关NLU任务的值得信赖的模型。尽管取得了巨大进展，但当前的偏见方法却过分依赖偏见属性的知识。但是，属性的​​定义是难以捉摸的，并且在不同的数据集上有所不同。此外，利用输入级别的这些属性到偏置缓解可能会留下内在属性与基本决策规则之间的差距。为了缩小这一差距并解放有关偏见的监督，我们建议将缓解偏见扩展到特征空间。因此，开发了一个新型模型，即恢复具有无知识（风险）的预期功能子空间。假设由各种偏见引起的快捷键特征是为了预测而无意的，则风险将其视为冗余特征。当研究较低的歧管以去除冗余时，风险表明，具有预期功能的极低维度子空间可以牢固地表示高度偏见的数据集。经验结果表明，我们的模型可以始终如一地提高模型的概括到分布式集合，并实现新的最新性能。

神经网络通常使预测依赖于数据集的虚假相关性，而不是感兴趣的任务的内在特性，面对分布外（OOD）测试数据的急剧下降。现有的De-Bias学习框架尝试通过偏置注释捕获特定的DataSet偏差，它们无法处理复杂的“ood方案”。其他人在低能力偏置模型或损失上隐含地识别数据集偏置，但在训练和测试数据来自相同分布时，它们会降低。在本文中，我们提出了一般的贪婪去偏见学习框架（GGD），它贪婪地训练偏置模型和基础模型，如功能空间中的梯度下降。它鼓励基础模型专注于用偏置模型难以解决的示例，从而仍然在测试阶段中的杂散相关性稳健。 GGD在很大程度上提高了各种任务的模型的泛化能力，但有时会过度估计偏置水平并降低在分配测试。我们进一步重新分析了GGD的集合过程，并将课程正规化为由课程学习启发的GGD，这取得了良好的分配和分发性能之间的权衡。对图像分类的广泛实验，对抗问题应答和视觉问题应答展示了我们方法的有效性。 GGD可以在特定于特定于任务的偏置模型的设置下学习更强大的基础模型，其中具有现有知识和自组合偏置模型而无需先验知识。

图表神经网络（GNNS）在测试和训练图数据来自相同分布时取得了令人印象深刻的性能。然而，现有的GNN缺乏分发的泛化能力，使得它们的性能在测试和训练图数据之间存在分布时显着降低。为了解决这个问题，在这项工作中，我们提出了一个用于在具有训练图的不同分布的看不见的分布的看不见的令人满意的令人满意的令人满意的通用图形神经网络（OOD-GNN）。我们所提出的OOD-GNN采用新颖的非线性图形表示去序方法，利用随机傅里叶特征，这鼓励模型通过迭代优化样本图权重和图形编码器来消除相关和无关的图表表示之间的统计依赖性。我们进一步设计了一个全局重量估计器，以学习训练图的权重，使得图形表示中的变量被迫独立。学习权重有助于图形编码器摆脱虚假相关性，并且反过来，更集中学习鉴别图形表示与地面真理标签之间的真实连接。我们进行广泛的实验，以验证两个合成和12个现实世界数据集的分发外概括能力，分配换档。结果表明，我们所提出的OOD-GNN显着优于最先进的基线。

Existing natural language understanding (NLU) models often rely on dataset biases rather than intended task-relevant features to achieve high performance on specific datasets. As a result, these models perform poorly on datasets outside the training distribution. Some recent studies address the above issue by reducing the weights of biased samples during the training process. However, these methods still encode biased latent features in representations and neglect the dynamic nature of bias, which hinders model prediction. We propose an NLU debiasing method, named debiasing contrastive learning (DCT), to simultaneously alleviate the above problems based on contrastive learning. We devise a debiasing positive sampling strategy to mitigate biased latent features by selecting the least similar biased positive samples. We also propose a dynamic negative sampling strategy to capture the dynamic influence of biases by employing a bias-only model to dynamically select the most similar biased negative samples. We conduct experiments on three NLU benchmark datasets. Experimental results show that DCT outperforms state-of-the-art baselines on out-of-distribution datasets while maintaining in-distribution performance. We also verify that DCT can reduce biased latent features from the model's representations.

建议图表神经网络（GNNS）在不考虑训练和测试图之间的不可知分布的情况下，诱导GNN的泛化能力退化在分布外（OOD）设置。这种退化的根本原因是大多数GNN是基于I.I.D假设开发的。在这种设置中，GNN倾向于利用在培训中存在的微妙统计相关性用于预测，即使它是杂散的相关性。然而，这种杂散的相关性可能在测试环境中改变，导致GNN的失败。因此，消除了杂散相关的影响对于稳定的GNN来说是至关重要的。为此，我们提出了一个普遍的因果代表框架，称为稳定凝球。主要思想是首先从图数据中提取高级表示，并诉诸因因果推理的显着能力，以帮助模型摆脱虚假相关性。特别是，我们利用图形池化层以提取基于子图的表示作为高级表示。此外，我们提出了一种因果变量区别，以纠正偏置训练分布。因此，GNN将更多地集中在稳定的相关性上。对合成和现实世界ood图数据集的广泛实验良好地验证了所提出的框架的有效性，灵活性和可解释性。

深度学习模型已经实现了患者电子健康记录（EHR）的有希望的疾病预测。但是，大多数模型在I.I.D.下开发了假设未能考虑不可知的分布变化，从而降低了深度学习模型到分布（OOD）数据的概括能力。在这种情况下，将利用可能在不同环境中发生变化的虚假统计相关性，这可能会导致深度学习模型的次优性能。训练分布中存在过程和诊断之间的不稳定相关性可能会导致历史EHR与未来诊断之间的虚假相关性。为了解决这个问题，我们建议使用一种称为因果医疗保健嵌入（CHE）的因果表示学习方法。 CHE旨在通过消除诊断和程序之间的依赖性来消除虚假的统计关系。我们介绍了希尔伯特 - 史密特独立标准（HSIC），以衡量嵌入式诊断和程序特征之间的独立性。基于因果观点分析，我们执行样本加权技术，以摆脱这种虚假关系，以跨不同环境对EHR进行稳定学习。此外，我们提出的CHE方法可以用作灵活的插件模块，可以增强EHR上现有的深度学习模型。在两个公共数据集和五个最先进的基线上进行了广泛的实验表明，CHE可以通过大幅度提高深度学习模型对分布数据的预测准确性。此外，可解释性研究表明，CHE可以成功利用因果结构来反映历史记录对预测的更合理贡献。

Recent studies show that even highly biased dense networks contain an unbiased substructure that can achieve better out-of-distribution (OOD) generalization than the original model. Existing works usually search the invariant subnetwork using modular risk minimization (MRM) with out-domain data. Such a paradigm may bring about two potential weaknesses: 1) Unfairness, due to the insufficient observation of out-domain data during training; and 2) Sub-optimal OOD generalization, due to the feature-untargeted model pruning on the whole data distribution. In this paper, we propose a novel Spurious Feature-targeted model Pruning framework, dubbed SFP, to automatically explore invariant substructures without referring to the above weaknesses. Specifically, SFP identifies in-distribution (ID) features during training using our theoretically verified task loss, upon which, SFP can perform ID targeted-model pruning that removes branches with strong dependencies on ID features. Notably, by attenuating the projections of spurious features into model space, SFP can push the model learning toward invariant features and pull that out of environmental features, devising optimal OOD generalization. Moreover, we also conduct detailed theoretical analysis to provide the rationality guarantee and a proof framework for OOD structures via model sparsity, and for the first time, reveal how a highly biased data distribution affects the model's OOD generalization. Extensive experiments on various OOD datasets show that SFP can significantly outperform both structure-based and non-structure OOD generalization SOTAs, with accuracy improvement up to 4.72% and 23.35%, respectively.

通过利用仅偏置模型的输出来调整学习目标，可以有效地显示了基于组合的脱叠方法。在本文中，我们专注于这些基于集合的方法的偏见模型，这起到了重要作用，但在现有文献中没有大量关注。从理论上讲，我们证明了脱结性能可能因偏见模型的不准确性估计而受损。凭经验，我们表明现有的偏见模型在产生准确的不确定性估计方面不足。这些发现的动机，我们建议在唯一的模型上进行校准，从而实现基于三阶段的脱叠框架，包括偏置建模，模型校准和脱叠。 NLI的实验结果和事实验证任务表明，我们提出的三阶段脱叠框架始终如一地优于传统的两级，以分配的准确性。

大型语言模型（LLM）已在一系列自然语言理解任务上实现了最先进的表现。但是，这些LLM可能依靠数据集偏差和文物作为预测的快捷方式。这极大地损害了他们的分布（OOD）概括和对抗性鲁棒性。在本文中，我们对最新发展的综述，这些发展解决了LLMS的鲁棒性挑战。我们首先介绍LLM的概念和鲁棒性挑战。然后，我们介绍了在LLM中识别快捷方式学习行为的方法，表征了快捷方式学习的原因以及引入缓解解决方案。最后，我们确定了关键挑战，并将这一研究线的联系引入其他方向。

Pre-trained language models (PLMs) are known to improve the generalization performance of natural language understanding models by leveraging large amounts of data during the pre-training phase. However, the out-of-distribution (OOD) generalization problem remains a challenge in many NLP tasks, limiting the real-world deployment of these methods. This paper presents the first attempt at creating a unified benchmark named GLUE-X for evaluating OOD robustness in NLP models, highlighting the importance of OOD robustness and providing insights on how to measure the robustness of a model and how to improve it. The benchmark includes 13 publicly available datasets for OOD testing, and evaluations are conducted on 8 classic NLP tasks over 19 popularly used PLMs. Our findings confirm the need for improved OOD accuracy in NLP tasks, as significant performance degradation was observed in all settings compared to in-distribution (ID) accuracy.

Machine learning models rely on various assumptions to attain high accuracy. One of the preliminary assumptions of these models is the independent and identical distribution, which suggests that the train and test data are sampled from the same distribution. However, this assumption seldom holds in the real world due to distribution shifts. As a result models that rely on this assumption exhibit poor generalization capabilities. Over the recent years, dedicated efforts have been made to improve the generalization capabilities of these models collectively known as -- \textit{domain generalization methods}. The primary idea behind these methods is to identify stable features or mechanisms that remain invariant across the different distributions. Many generalization approaches employ causal theories to describe invariance since causality and invariance are inextricably intertwined. However, current surveys deal with the causality-aware domain generalization methods on a very high-level. Furthermore, we argue that it is possible to categorize the methods based on how causality is leveraged in that method and in which part of the model pipeline is it used. To this end, we categorize the causal domain generalization methods into three categories, namely, (i) Invariance via Causal Data Augmentation methods which are applied during the data pre-processing stage, (ii) Invariance via Causal representation learning methods that are utilized during the representation learning stage, and (iii) Invariance via Transferring Causal mechanisms methods that are applied during the classification stage of the pipeline. Furthermore, this survey includes in-depth insights into benchmark datasets and code repositories for domain generalization methods. We conclude the survey with insights and discussions on future directions.

我们通过对杂散相关性的因果解释提出了一种信息 - 理论偏置测量技术，这通过利用条件相互信息来识别特征级算法偏压有效。尽管已经提出了几种偏置测量方法并广泛地研究以在各种任务中实现诸如面部识别的各种任务中的算法公平，但它们的准确性或基于Logit的度量易于导致普通预测得分调整而不是基本偏差减少。因此，我们设计针对算法偏差的新型扩张框架，其包括由所提出的信息 - 理论偏置测量方法导出的偏压正则化损耗。此外，我们介绍了一种基于随机标签噪声的简单而有效的无监督的脱叠技术，这不需要明确的偏置信息监督。通过多种标准基准测试的广泛实验，在不同的现实情景中验证了所提出的偏差测量和脱叠方法。

最近，对分布（OOD）数据具有相关性转移的概括引起了极大的关注。相关转移是由与类标签相关的虚假属性引起的，因为它们之间的相关性可能在训练和测试数据中有所不同。对于这样一个问题，我们表明，鉴于类标签，有条件独立的虚假属性模型是可推广的。基于此，提出了控制OOD泛化误差的度量条件伪变异（CSV），以衡量这种条件独立性。为了改善OOD的概括，我们将培训过程正常使用拟议的CSV。在温和的假设下，我们的训练目标可以作为非Convex-Concave Mini-Max问题提出。提出了具有可证明的收敛速率的算法来解决该问题。广泛的经验结果验证了我们算法在改善OOD概括方面的功效。

建模用户从历史行为中的动态偏好在于现代推荐系统的核心。由于用户兴趣的多样性，最近的进步建议多功能网络将历史行为编码为多个兴趣向量。在实际情况下，通常会一起检索相应的捕获兴趣项目，以获取曝光并收集到培训数据中，从而产生兴趣之间的依赖性。不幸的是，多息网络可能错误地集中在被捕获的利益之间的微妙依赖性上。被这些依赖性误导了，捕获了无关的利益和目标之间的虚假相关性，从而导致训练和测试分布不匹配时预测结果不稳定。在本文中，我们介绍了广泛使用的Hilbert-Schmidt独立标准（HSIC）来衡量被捕获的利益之间的独立性程度，并经验表明，HSIC的持续增加可能会损害模型性能。基于此，我们提出了一个新颖的多息网络，称为深稳定的多功能学习（Desmil），该网络试图通过学习权重以训练样本的学习权重消除捕获的兴趣中微妙的依赖性的影响因果关系。我们对公共建议数据集，大规模工业数据集和合成数据集进行了广泛的实验，这些数据集模拟了分布数据的数据集。实验结果表明，我们提出的Desmil的表现优于最先进的模型。此外，我们还进行了全面的模型分析，以揭示Desmil在一定程度上工作的原因。

域泛化（DG）的主要挑战是克服多个训练域和看不见的测试域之间的潜在分布偏移。一类流行的DG算法旨在学习在训练域中具有不变因果关系的表示。但是，某些特征，称为\ emph {伪不变特征}，可能是培训域中的不变性，但不是测试域，并且可以大大降低现有算法的性能。为了解决这个问题，我们提出了一种新颖的算法，称为不变信息瓶颈（IIB），该算法学习跨越训练和测试域的最小值的最小值。通过最大限度地减少表示和输入之间的相互信息，IIB可以减轻其对伪不变特征的依赖，这对于DG是期望的。为了验证IIB原则的有效性，我们对大型DG基准进行了广泛的实验。结果表明，在两个评估度量标准中，IIB的IIIb平均超过2.8 \％和3.8 \％的准确性。

Models trained via empirical risk minimization (ERM) are known to rely on spurious correlations between labels and task-independent input features, resulting in poor generalization to distributional shifts. Group distributionally robust optimization (G-DRO) can alleviate this problem by minimizing the worst-case loss over a set of pre-defined groups over training data. G-DRO successfully improves performance of the worst-group, where the correlation does not hold. However, G-DRO assumes that the spurious correlations and associated worst groups are known in advance, making it challenging to apply it to new tasks with potentially multiple unknown spurious correlations. We propose AGRO -- Adversarial Group discovery for Distributionally Robust Optimization -- an end-to-end approach that jointly identifies error-prone groups and improves accuracy on them. AGRO equips G-DRO with an adversarial slicing model to find a group assignment for training examples which maximizes worst-case loss over the discovered groups. On the WILDS benchmark, AGRO results in 8% higher model performance on average on known worst-groups, compared to prior group discovery approaches used with G-DRO. AGRO also improves out-of-distribution performance on SST2, QQP, and MS-COCO -- datasets where potential spurious correlations are as yet uncharacterized. Human evaluation of ARGO groups shows that they contain well-defined, yet previously unstudied spurious correlations that lead to model errors.

更广泛的人重新识别（Reid）在最近的计算机视觉社区中引起了不断的关注。在这项工作中，我们在身份标签，特定特定因素（衣服/鞋子颜色等）和域特定因素（背景，观点等）之间构建结构因果模型。根据因果分析，我们提出了一种新颖的域不变表示，以获得概括的人重新识别（DIR-REID）框架。具体而言，我们首先建议解散特定于特定的和域特定的特征空间，我们提出了一种有效的算法实现，用于后台调整，基本上是朝向SCM的因果干预。已经进行了广泛的实验，表明Dir-Reid在大规模域泛化Reid基准上表现出最先进的方法。

组成零射击学习（CZSL）旨在使用从训练集中的属性对象组成中学到的知识来识别新的构图。先前的作品主要将图像和组合物投影到共同的嵌入空间中，以衡量其兼容性得分。但是，属性和对象都共享上面学到的视觉表示，导致模型利用虚假的相关性和对可见对的偏见。取而代之的是，我们重新考虑CZSL作为分布的概括问题。如果将对象视为域，我们可以学习对象不变的功能，以识别任何对象附加的属性。同样，当识别具有属性为域的对象时，还可以学习属性不变的功能。具体而言，我们提出了一个不变的特征学习框架，以在表示和梯度级别上对齐不同的域，以捕获与任务相关的内在特征。对两个CZSL基准测试的实验表明，所提出的方法显着优于先前的最新方法。

Graph machine learning has been extensively studied in both academia and industry. Although booming with a vast number of emerging methods and techniques, most of the literature is built on the in-distribution hypothesis, i.e., testing and training graph data are identically distributed. However, this in-distribution hypothesis can hardly be satisfied in many real-world graph scenarios where the model performance substantially degrades when there exist distribution shifts between testing and training graph data. To solve this critical problem, out-of-distribution (OOD) generalization on graphs, which goes beyond the in-distribution hypothesis, has made great progress and attracted ever-increasing attention from the research community. In this paper, we comprehensively survey OOD generalization on graphs and present a detailed review of recent advances in this area. First, we provide a formal problem definition of OOD generalization on graphs. Second, we categorize existing methods into three classes from conceptually different perspectives, i.e., data, model, and learning strategy, based on their positions in the graph machine learning pipeline, followed by detailed discussions for each category. We also review the theories related to OOD generalization on graphs and introduce the commonly used graph datasets for thorough evaluations. Finally, we share our insights on future research directions. This paper is the first systematic and comprehensive review of OOD generalization on graphs, to the best of our knowledge.