近年来，自动化机器学习（AUTOML），尤其是自动化深度学习（AUTODL）系统的效率得到了极大提高，但最近的工作着重于表格，图像或NLP任务。到目前为止，尽管在将不同的新颖体系结构应用于此类任务方面取得了巨大的成功，但对时间序列预测的一般自动编号框架几乎没有关注。在本文中，我们提出了一种有效的方法，用于对时间序列预测的整个数据处理管道的神经结构和超参数的联合优化。与常见的NAS搜索空间相反，我们设计了一个新型的神经体系结构搜索空间，涵盖了各种最新的架构，从而可以对不同的DL方法进行有效的宏观搜索。为了在如此大的配置空间中有效搜索，我们将贝叶斯优化使用多保真优化。我们从经验上研究了几种不同的预算类型，可在不同的预测数据集上进行有效的多保真优化。此外，我们将所得的系统（称为\ System）与几个已建立的基线进行了比较，并表明它在几个数据集中大大优于所有基准。
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超参数优化构成了典型的现代机器学习工作流程的很大一部分。这是由于这样一个事实，即机器学习方法和相应的预处理步骤通常只有在正确调整超参数时就会产生最佳性能。但是在许多应用中，我们不仅有兴趣仅仅为了预测精度而优化ML管道；确定最佳配置时，必须考虑其他指标或约束，从而导致多目标优化问题。由于缺乏知识和用于多目标超参数优化的知识和容易获得的软件实现，因此通常在实践中被忽略。在这项工作中，我们向读者介绍了多个客观超参数优化的基础知识，并激励其在应用ML中的实用性。此外，我们从进化算法和贝叶斯优化的领域提供了现有优化策略的广泛调查。我们说明了MOO在几个特定ML应用中的实用性，考虑了诸如操作条件，预测时间，稀疏，公平，可解释性和鲁棒性之类的目标。
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为了实现峰值预测性能，封路计优化（HPO）是机器学习的重要组成部分及其应用。在过去几年中，HPO的有效算法和工具的数量大幅增加。与此同时，社区仍缺乏现实，多样化，计算廉价和标准化的基准。这是多保真HPO方法的情况。为了缩短这个差距，我们提出了HPoBench，其中包括7个现有和5个新的基准家庭，共有100多个多保真基准问题。 HPobench允许以可重复的方式运行该可扩展的多保真HPO基准，通过隔离和包装容器中的各个基准。它还提供了用于计算实惠且统计数据的评估的代理和表格基准。为了展示HPoBench与各种优化工具的广泛兼容性，以及其有用性，我们开展了一个来自6个优化工具的13个优化器的示例性大规模研究。我们在这里提供HPobench：https://github.com/automl/hpobench。
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虽然古典时间系列预测被隔离考虑个人时间序列，但基于深度学习的最近进步表明，从大型相关时间序列中共同学习可以提高预测精度。然而，与古典预测方法相比，这些方法的准确性大大限制了它们的适用性，这是极大的。为了弥合这一差距，我们采用了一个时间序列预测问题的元学习视图。我们介绍了一种新的预测方法，称为Meta全球 - 本地自动回归（Meta-Glar），通过从经常性神经网络（RNN）产生的映射到一个 - 前方预测。至关重要的是，RNN的参数在多个时间序列中学习通过闭合形式适配机制来抛弃多个时间序列。在我们广泛的实证评估中，我们表明，我们的方法与先前工作中报告的样本超出预测精度有竞争力。
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大多数机器学习算法由一个或多个超参数配置，必须仔细选择并且通常会影响性能。为避免耗时和不可递销的手动试验和错误过程来查找性能良好的超参数配置，可以采用各种自动超参数优化（HPO）方法，例如，基于监督机器学习的重新采样误差估计。本文介绍了HPO后，本文审查了重要的HPO方法，如网格或随机搜索，进化算法，贝叶斯优化，超带和赛车。它给出了关于进行HPO的重要选择的实用建议，包括HPO算法本身，性能评估，如何将HPO与ML管道，运行时改进和并行化结合起来。这项工作伴随着附录，其中包含关于R和Python的特定软件包的信息，以及用于特定学习算法的信息和推荐的超参数搜索空间。我们还提供笔记本电脑，这些笔记本展示了这项工作的概念作为补充文件。
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我们介绍了数据科学预测生命周期中各个阶段开发和采用自动化的技术和文化挑战的说明概述，从而将重点限制为使用结构化数据集的监督学习。此外，我们回顾了流行的开源Python工具，这些工具实施了针对自动化挑战的通用解决方案模式，并突出了我们认为进步仍然需要的差距。
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预测基金绩效对投资者和基金经理都是有益的，但这是一项艰巨的任务。在本文中，我们测试了深度学习模型是否比传统统计技术更准确地预测基金绩效。基金绩效通常通过Sharpe比率进行评估，该比例代表了风险调整的绩效，以确保基金之间有意义的可比性。我们根据每月收益率数据序列数据计算了年度夏普比率，该数据的时间序列数据为600多个投资于美国上市大型股票的开放式共同基金投资。我们发现，经过现代贝叶斯优化训练的长期短期记忆（LSTM）和封闭式复发单元（GRUS）深度学习方法比传统统计量相比，预测基金的Sharpe比率更高。结合了LSTM和GRU的预测的合奏方法，可以实现所有模型的最佳性能。有证据表明，深度学习和结合能提供有希望的解决方案，以应对基金绩效预测的挑战。
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As a result of the ever increasing complexity of configuring and fine-tuning machine learning models, the field of automated machine learning (AutoML) has emerged over the past decade. However, software implementations like Auto-WEKA and Auto-sklearn typically focus on classical machine learning (ML) tasks such as classification and regression. Our work can be seen as the first attempt at offering a single AutoML framework for most problem settings that fall under the umbrella of multi-target prediction, which includes popular ML settings such as multi-label classification, multivariate regression, multi-task learning, dyadic prediction, matrix completion, and zero-shot learning. Automated problem selection and model configuration are achieved by extending DeepMTP, a general deep learning framework for MTP problem settings, with popular hyperparameter optimization (HPO) methods. Our extensive benchmarking across different datasets and MTP problem settings identifies cases where specific HPO methods outperform others.
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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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基于预测方法的深度学习已成为时间序列预测或预测的许多应用中的首选方法，通常通常优于其他方法。因此，在过去的几年中，这些方法现在在大规模的工业预测应用中无处不在，并且一直在预测竞赛（例如M4和M5）中排名最佳。这种实践上的成功进一步提高了学术兴趣，以理解和改善深厚的预测方法。在本文中，我们提供了该领域的介绍和概述：我们为深入预测的重要构建块提出了一定深度的深入预测；随后，我们使用这些构建块，调查了最近的深度预测文献的广度。
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自动化封路计优化（HPO）已经获得了很大的普及，并且是大多数自动化机器学习框架的重要成分。然而，设计HPO算法的过程仍然是一个不系统和手动的过程：确定了现有工作的限制，提出的改进是 - 即使是专家知识的指导 - 仍然是一定任意的。这很少允许对哪些算法分量的驾驶性能进行全面了解，并且承载忽略良好算法设计选择的风险。我们提出了一个原理的方法来实现应用于多倍性HPO（MF-HPO）的自动基准驱动算法设计的原则方法：首先，我们正式化包括的MF-HPO候选的丰富空间，但不限于普通的HPO算法，然后呈现可配置的框架覆盖此空间。要自动和系统地查找最佳候选者，我们遵循通过优化方法，并通过贝叶斯优化搜索算法候选的空间。我们挑战是否必须通过执行消融分析来挑战所发现的设计选择或可以通过更加天真和更简单的设计。我们观察到使用相对简单的配置，在某些方式中比建立的方法更简单，只要某些关键配置参数具有正确的值，就可以很好地执行得很好。
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比较不同的汽车框架是具有挑战性的，并且经常做错了。我们引入了一个开放且可扩展的基准测试，该基准遵循最佳实践，并在比较自动框架时避免常见错误。我们对71个分类和33项回归任务进行了9个著名的自动框架进行了详尽的比较。通过多面分析，评估模型的准确性，与推理时间的权衡以及框架失败，探索了自动框架之间的差异。我们还使用Bradley-terry树来发现相对自动框架排名不同的任务子集。基准配备了一个开源工具，该工具与许多自动框架集成并自动化经验评估过程端到端：从框架安装和资源分配到深入评估。基准测试使用公共数据集，可以轻松地使用其他Automl框架和任务扩展，并且具有最新结果的网站。
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表格数据集是深度学习的最后一个“不适应的城堡”，具有传统的ML方法，如梯度提升决策树，甚至对最近的专业神经结构进行强烈表现。在本文中，我们假设提高神经网络性能的关键在于重新思考一大集现代正规化技术的关节和同时应用。结果，我们通过在使用联合优化上搜索每个数据集的最佳组合/混合物，使用联合优化来申请普通的决定以及它们的子公司的超参数来搜索每个数据集的最佳组合/混合物的最佳组合/混合物来规范普通的多层的Perceptron（MLP）网络。我们在包括40个表格数据集的大规模实证研究中，经验统一地评估了这些正则化鸡尾酒对MLP的影响，并证明（i）良好的正则化普通的MLP明显优于最新的最先进的专业神经网络架构，以及（ ii）它们甚至优于强大的传统ML方法，如XGBoost。
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大多数现有的神经体系结构搜索（NAS）基准和算法优先考虑了良好的任务，例如CIFAR或Imagenet上的图像分类。这使得在更多样化的领域的NAS方法的表现知之甚少。在本文中，我们提出了NAS-Bench-360，这是一套基准套件，用于评估超出建筑搜索传统研究的域的方法，并使用它来解决以下问题：最先进的NAS方法在多样化的任务？为了构建基准测试，我们策划了十个任务，这些任务涵盖了各种应用程序域，数据集大小，问题维度和学习目标。小心地选择每个任务与现代CNN的搜索方法互操作，同时可能与其原始开发领域相距遥远。为了加快NAS研究的成本，对于其中两个任务，我们发布了包括标准CNN搜索空间的15,625个体系结构的预定性能。在实验上，我们表明需要对NAS BENCH-360进行更强大的NAS评估，从而表明几种现代NAS程序在这十个任务中执行不一致，并且有许多灾难性差的结果。我们还展示了NAS Bench-360及其相关的预算结果将如何通过测试NAS文献中最近推广的一些假设来实现未来的科学发现。 NAS-Bench-360托管在https://nb360.ml.cmu.edu上。
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我们向Facebook先知推出了一位继任者，为可解释，可扩展和用户友好的预测框架制定了一个行业标准。随着时间序列数据的扩散，可说明的预测仍然是企业和运营决策的具有挑战性的任务。需要混合解决方案来弥合可解释的古典方法与可扩展深层学习模型之间的差距。我们将先知视为这样一个解决方案的前兆。然而，先知缺乏本地背景，这对于预测近期未来至关重要，并且由于其斯坦坦后代而挑战。 NeultProphet是一种基于Pytorch的混合预测框架，并用标准的深度学习方法培训，开发人员可以轻松扩展框架。本地上下文使用自动回归和协变量模块引入，可以配置为经典线性回归或作为神经网络。否则，NeultProphet保留了先知的设计理念，提供了相同的基本模型组件。我们的结果表明，NeultProcrophet在一组生成的时间序列上产生了相当或优质的质量的可解释的预测组件。 NeultProphet在各种各样的现实数据集合中占先知。对于中期预测，NeultProclecrophet将预测精度提高55％至92％。
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时间变化数量的估计是医疗保健和金融等领域决策的基本组成部分。但是，此类估计值的实际实用性受到它们量化预测不确定性的准确程度的限制。在这项工作中，我们解决了估计高维多元时间序列的联合预测分布的问题。我们提出了一种基于变压器体系结构的多功能方法，该方法使用基于注意力的解码器估算关节分布，该解码器可被学会模仿非参数Copulas的性质。最终的模型具有多种理想的属性：它可以扩展到数百个时间序列，支持预测和插值，可以处理不规则和不均匀的采样数据，并且可以在训练过程中无缝地适应丢失的数据。我们从经验上证明了这些属性，并表明我们的模型在多个现实世界数据集上产生了最新的预测。
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学术界和工业广泛研究了图形机器学习。然而，作为图表学习繁荣的文献，具有大量的新兴方法和技术，它越来越难以手动设计用于不同的图形相关任务的最佳机器学习算法。为了解决挑战，自动化图形机器学习，目的是在没有手动设计的不同图表任务/数据中发现最好的图形任务/数据的最佳超参数和神经架构配置，正在增加研究界的越来越多的关注。在本文中，我们广泛地讨论了自动化图形机方法，涵盖了用于图形机学习的超参数优化（HPO）和神经架构搜索（NAS）。我们简要概述了专为Traph Machine学习或自动化机器学习而设计的现有库，进一步深入介绍AutoGL，我们的专用和世界上第一个用于自动图形机器学习的开放源库。最后但并非最不重要的是，我们分享了对自动图形机学习的未来研究方向的见解。本文是对自动图形机学习的方法，图书馆以及方向的第一个系统和全面讨论。
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我们提出了TABPFN，这是一种与小型表格数据集上的最新技术竞争性的自动化方法，而更快的速度超过1,000美元。我们的方法非常简单：它完全符合单个神经网络的权重，而单个正向通行证直接产生了对新数据集的预测。我们的AutoML方法是使用基于变压器的先验数据拟合网络（PFN）体系结构进行元学习的，并近似贝叶斯推断，其先验是基于简单性和因果结构的假设。先验包含庞大的结构性因果模型和贝叶斯神经网络，其偏见是小体系结构，因此复杂性较低。此外，我们扩展了PFN方法以在实际数据上校准Prior的超参数。通过这样做，我们将抽象先前的假设与对真实数据的启发式校准分开。之后，修复了校准的超参数，并在按钮按钮时可以将TABPFN应用于任何新的表格数据集。最后，在OpenML-CC18套件的30个数据集上，我们表明我们的方法优于树木，并与复杂的最新Automl系统相同，并且在不到一秒钟内产生的预测。我们在补充材料中提供所有代码和最终训练的TABPFN。
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在线广告收入占发布者的收入流越来越多的份额，特别是对于依赖谷歌和Facebook等技术公司广告网络的中小型出版商而言。因此，出版商可能会从准确的在线广告收入预测中获益，以更好地管理其网站货币化战略。但是，只能获得自己的收入数据的出版商缺乏出版商广告总市场的整体视图，这反过来限制了他们在他们未来的在线广告收入中产生见解的能力。为了解决这一业务问题，我们利用了一个专有的数据库，包括来自各种各样的地区的大量出版商的Google Adsense收入。我们采用时间融合变压器（TFT）模型，这是一种新的基于关注的架构，以预测出版商的广告收入。我们利用多个协变量，不仅包括出版商自己的特征，还包括其他出版商的广告收入。我们的预测结果优于多个时间范围的几个基准深度学习时间系列预测模型。此外，我们通过分析可变重要性重量来识别显着的特征和自我注意重量来解释结果，以揭示持久的时间模式。
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Modern deep learning methods are very sensitive to many hyperparameters, and, due to the long training times of state-of-the-art models, vanilla Bayesian hyperparameter optimization is typically computationally infeasible. On the other hand, bandit-based configuration evaluation approaches based on random search lack guidance and do not converge to the best configurations as quickly. Here, we propose to combine the benefits of both Bayesian optimization and banditbased methods, in order to achieve the best of both worlds: strong anytime performance and fast convergence to optimal configurations. We propose a new practical state-of-the-art hyperparameter optimization method, which consistently outperforms both Bayesian optimization and Hyperband on a wide range of problem types, including high-dimensional toy functions, support vector machines, feed-forward neural networks, Bayesian neural networks, deep reinforcement learning, and convolutional neural networks. Our method is robust and versatile, while at the same time being conceptually simple and easy to implement.
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