注意力指导是一种解决深度学习中数据集偏见的方法，该模型依赖于错误的功能来做出决策。为了关注图像分类任务，我们提出了一个有效的人类在环境系统中，以交互性地将分类器的注意力引向用户指定的区域，从而降低了共发生偏见的影响，并提高了DNN的可传递性和可解释性。以前的注意力指导需要准备像素级注释，而不是被设计为交互式系统。我们提出了一种新的交互式方法，可让用户简单地点击注释图像，并研究一种新颖的主动学习策略，以显着减少注释的数量。我们既进行了数值评估，又进行了用户研究，以评估多个数据集上提出的系统。与现有的非活性学习方法相比，通常依靠大量基于多边形的分割口罩来微调或训练DNNS，我们的系统可以节省大量的劳动力和金钱，并获得一个效用更好的网络即使数据集有偏见。实验结果表明，所提出的系统是有效，合理且可靠的。

As an important data selection schema, active learning emerges as the essential component when iterating an Artificial Intelligence (AI) model. It becomes even more critical given the dominance of deep neural network based models, which are composed of a large number of parameters and data hungry, in application. Despite its indispensable role for developing AI models, research on active learning is not as intensive as other research directions. In this paper, we present a review of active learning through deep active learning approaches from the following perspectives: 1) technical advancements in active learning, 2) applications of active learning in computer vision, 3) industrial systems leveraging or with potential to leverage active learning for data iteration, 4) current limitations and future research directions. We expect this paper to clarify the significance of active learning in a modern AI model manufacturing process and to bring additional research attention to active learning. By addressing data automation challenges and coping with automated machine learning systems, active learning will facilitate democratization of AI technologies by boosting model production at scale.

通过整合人类的知识和经验，人在循环旨在以最低成本培训准确的预测模型。人类可以为机器学习应用提供培训数据，并直接完成在基于机器的方法中对管道中计算机中的难以实现的任务。在本文中，我们从数据的角度调查了人类循环的现有工作，并将它们分为三类具有渐进关系：（1）从数据处理中提高模型性能的工作，（2）通过介入模型培训提高模型性能，（3）系统的设计独立于循环的设计。使用上述分类，我们总结了该领域的主要方法;随着他们的技术优势/弱点以及自然语言处理，计算机愿景等的简单分类和讨论。此外，我们提供了一些开放的挑战和机遇。本调查打算为人类循环提供高级别的摘要，并激励有兴趣的读者，以考虑设计有效的循环解决方案的方法。

主动学习（al）试图通过标记最少的样本来最大限度地提高模型的性能增益。深度学习（DL）是贪婪的数据，需要大量的数据电源来优化大量参数，因此模型了解如何提取高质量功能。近年来，由于互联网技术的快速发展，我们处于信息种类的时代，我们有大量的数据。通过这种方式，DL引起了研究人员的强烈兴趣，并已迅速发展。与DL相比，研究人员对Al的兴趣相对较低。这主要是因为在DL的崛起之前，传统的机器学习需要相对较少的标记样品。因此，早期的Al很难反映其应得的价值。虽然DL在各个领域取得了突破，但大多数这一成功都是由于大量现有注释数据集的宣传。然而，收购大量高质量的注释数据集消耗了很多人力，这在某些领域不允许在需要高专业知识，特别是在语音识别，信息提取，医学图像等领域中， al逐渐受到适当的关注。自然理念是AL是否可用于降低样本注释的成本，同时保留DL的强大学习能力。因此，已经出现了深度主动学习（DAL）。虽然相关的研究非常丰富，但它缺乏对DAL的综合调查。本文要填补这一差距，我们为现有工作提供了正式的分类方法，以及全面和系统的概述。此外，我们还通过申请的角度分析并总结了DAL的发展。最后，我们讨论了DAL中的混乱和问题，为DAL提供了一些可能的发展方向。

We propose an interactive editing method that allows humans to help deep neural networks (DNNs) learn a latent space more consistent with human knowledge, thereby improving classification accuracy on indistinguishable ambiguous data. Firstly, we visualize high-dimensional data features through dimensionality reduction methods and design an interactive system \textit{SpaceEditing} to display the visualized data. \textit{SpaceEditing} provides a 2D workspace based on the idea of spatial layout. In this workspace, the user can move the projection data in it according to the system guidance. Then, \textit{SpaceEditing} will find the corresponding high-dimensional features according to the projection data moved by the user, and feed the high-dimensional features back to the network for retraining, therefore achieving the purpose of interactively modifying the high-dimensional latent space for the user. Secondly, to more rationally incorporate human knowledge into the training process of neural networks, we design a new loss function that enables the network to learn user-modified information. Finally, We demonstrate how \textit{SpaceEditing} meets user needs through three case studies while evaluating our proposed new method, and the results confirm the effectiveness of our method.

Diabetic Retinopathy (DR) is a leading cause of vision loss in the world, and early DR detection is necessary to prevent vision loss and support an appropriate treatment. In this work, we leverage interactive machine learning and introduce a joint learning framework, termed DRG-Net, to effectively learn both disease grading and multi-lesion segmentation. Our DRG-Net consists of two modules: (i) DRG-AI-System to classify DR Grading, localize lesion areas, and provide visual explanations; (ii) DRG-Expert-Interaction to receive feedback from user-expert and improve the DRG-AI-System. To deal with sparse data, we utilize transfer learning mechanisms to extract invariant feature representations by using Wasserstein distance and adversarial learning-based entropy minimization. Besides, we propose a novel attention strategy at both low- and high-level features to automatically select the most significant lesion information and provide explainable properties. In terms of human interaction, we further develop DRG-Net as a tool that enables expert users to correct the system's predictions, which may then be used to update the system as a whole. Moreover, thanks to the attention mechanism and loss functions constraint between lesion features and classification features, our approach can be robust given a certain level of noise in the feedback of users. We have benchmarked DRG-Net on the two largest DR datasets, i.e., IDRID and FGADR, and compared it to various state-of-the-art deep learning networks. In addition to outperforming other SOTA approaches, DRG-Net is effectively updated using user feedback, even in a weakly-supervised manner.

海洋生态系统及其鱼类栖息地越来越重要，因为它们在提供有价值的食物来源和保护效果方面的重要作用。由于它们的偏僻且难以接近自然，因此通常使用水下摄像头对海洋环境和鱼类栖息地进行监测。这些相机产生了大量数字数据，这些数据无法通过当前的手动处理方法有效地分析，这些方法涉及人类观察者。 DL是一种尖端的AI技术，在分析视觉数据时表现出了前所未有的性能。尽管它应用于无数领域，但仍在探索其在水下鱼类栖息地监测中的使用。在本文中，我们提供了一个涵盖DL的关键概念的教程，该教程可帮助读者了解对DL的工作原理的高级理解。该教程还解释了一个逐步的程序，讲述了如何为诸如水下鱼类监测等挑战性应用开发DL算法。此外，我们还提供了针对鱼类栖息地监测的关键深度学习技术的全面调查，包括分类，计数，定位和细分。此外，我们对水下鱼类数据集进行了公开调查，并比较水下鱼类监测域中的各种DL技术。我们还讨论了鱼类栖息地加工深度学习的新兴领域的一些挑战和机遇。本文是为了作为希望掌握对DL的高级了解，通过遵循我们的分步教程而为其应用开发的海洋科学家的教程，并了解如何发展其研究，以促进他们的研究。努力。同时，它适用于希望调查基于DL的最先进方法的计算机科学家，以进行鱼类栖息地监测。

使用深度学习模型从组织学数据中诊断癌症提出了一些挑战。这些图像中关注区域（ROI）的癌症分级和定位通常依赖于图像和像素级标签，后者需要昂贵的注释过程。深度弱监督的对象定位（WSOL）方法为深度学习模型的低成本培训提供了不同的策略。仅使用图像级注释，可以训练这些方法以对图像进行分类，并为ROI定位进行分类类激活图（CAM）。本文综述了WSOL的​​最先进的DL方法。我们提出了一种分类法，根据模型中的信息流，将这些方法分为自下而上和自上而下的方法。尽管后者的进展有限，但最近的自下而上方法目前通过深层WSOL方法推动了很多进展。早期作品的重点是设计不同的空间合并功能。但是，这些方法达到了有限的定位准确性，并揭示了一个主要限制 - 凸轮的不足激活导致了高假阴性定位。随后的工作旨在减轻此问题并恢复完整的对象。评估和比较了两个具有挑战性的组织学数据集的分类和本地化准确性，对我们的分类学方法进行了评估和比较。总体而言，结果表明定位性能差，特别是对于最初设计用于处理自然图像的通用方法。旨在解决组织学数据挑战的方法产生了良好的结果。但是，所有方法都遭受高假阳性/阴性定位的影响。在组织学中应用深WSOL方法的应用是四个关键的挑战 - 凸轮的激活下/过度激活，对阈值的敏感性和模型选择。

深度学习已被广​​泛用于医学图像分割，并且录制了录制了该领域深度学习的成功的大量论文。在本文中，我们使用深层学习技术对医学图像分割的全面主题调查。本文进行了两个原创贡献。首先，与传统调查相比，直接将深度学习的文献分成医学图像分割的文学，并为每组详细介绍了文献，我们根据从粗略到精细的多级结构分类目前流行的文献。其次，本文侧重于监督和弱监督的学习方法，而不包括无监督的方法，因为它们在许多旧调查中引入而且他们目前不受欢迎。对于监督学习方法，我们分析了三个方面的文献：骨干网络的选择，网络块的设计，以及损耗功能的改进。对于虚弱的学习方法，我们根据数据增强，转移学习和交互式分割进行调查文献。与现有调查相比，本调查将文献分类为比例不同，更方便读者了解相关理由，并将引导他们基于深度学习方法思考医学图像分割的适当改进。

As the societal impact of Deep Neural Networks (DNNs) grows, the goals for advancing DNNs become more complex and diverse, ranging from improving a conventional model accuracy metric to infusing advanced human virtues such as fairness, accountability, transparency (FaccT), and unbiasedness. Recently, techniques in Explainable Artificial Intelligence (XAI) are attracting considerable attention, and have tremendously helped Machine Learning (ML) engineers in understanding AI models. However, at the same time, we started to witness the emerging need beyond XAI among AI communities; based on the insights learned from XAI, how can we better empower ML engineers in steering their DNNs so that the model's reasonableness and performance can be improved as intended? This article provides a timely and extensive literature overview of the field Explanation-Guided Learning (EGL), a domain of techniques that steer the DNNs' reasoning process by adding regularization, supervision, or intervention on model explanations. In doing so, we first provide a formal definition of EGL and its general learning paradigm. Secondly, an overview of the key factors for EGL evaluation, as well as summarization and categorization of existing evaluation procedures and metrics for EGL are provided. Finally, the current and potential future application areas and directions of EGL are discussed, and an extensive experimental study is presented aiming at providing comprehensive comparative studies among existing EGL models in various popular application domains, such as Computer Vision (CV) and Natural Language Processing (NLP) domains.

Current learning machines have successfully solved hard application problems, reaching high accuracy and displaying seemingly "intelligent" behavior. Here we apply recent techniques for explaining decisions of state-of-the-art learning machines and analyze various tasks from computer vision and arcade games. This showcases a spectrum of problem-solving behaviors ranging from naive and short-sighted, to wellinformed and strategic. We observe that standard performance evaluation metrics can be oblivious to distinguishing these diverse problem solving behaviors. Furthermore, we propose our semi-automated Spectral Relevance Analysis that provides a practically effective way of characterizing and validating the behavior of nonlinear learning machines. This helps to assess whether a learned model indeed delivers reliably for the problem that it was conceived for. Furthermore, our work intends to add a voice of caution to the ongoing excitement about machine intelligence and pledges to evaluate and judge some of these recent successes in a more nuanced manner.

大数据具有巨大的量，高速度，多样性，价值符合性和不确定性的特征，这些特征带领知识从他们那里学习充满了挑战。随着众包的出现，可以按需获得多功能信息，以便易于参与人群的智慧，以促进知识学习过程。在过去的十三年中，AI社区的研究人员竭尽全力消除人群学习领域的障碍。这份集中的调查论文全面回顾了从系统的角度来研究众包学习的技术进步，其中包括数据，模型和学习过程的三个维度。除了审查现有的重要工作外，本文还特别强调在每个维度上提供一些有希望的蓝图，并讨论从我们过去的研究工作中学到的经验教训，这将为新的研究人员提供道路，并鼓励他们追求新的研究。贡献。

我们在本文中提出了在循环中建立深度神经网络和人类之间的合作，以迅速获得遥感图像的准确分割图。简而言之，代理商迭代地与网络交互以纠正其最初缺陷的预测。具体地，这些相互作用是代表语义标签的注释。我们的方法论贡献是双重的。首先，我们提出了两个交互式学习计划，将用户输入集成到深神经网络中。第一个将注释连接到其他网络的输入。第二个将注释用作稀疏的地面真相来培训网络。其次，我们提出了一种积极的学习策略，以指导用户对诠释的最相关的领域。为此目的，我们比较不同的最先进的获取功能来评估神经网络不确定性，如Confidnet，熵或odin。通过对三个遥感数据集的实验，我们展示了所提出的方法的有效性。值得注意的是，我们表明基于不确定性估计的主动学习使能够快速引导用户对错误而导致错误，因此它与引导用户干预相关联。

尽管有无数的同伴审查的论文，证明了新颖的人工智能（AI）基于大流行期间的Covid-19挑战的解决方案，但很少有临床影响。人工智能在Covid-19大流行期间的影响因缺乏模型透明度而受到极大的限制。这种系统审查考察了在大流行期间使用可解释的人工智能（Xai）以及如何使用它可以克服现实世界成功的障碍。我们发现，Xai的成功使用可以提高模型性能，灌输信任在最终用户，并提供影响用户决策所需的值。我们将读者介绍给常见的XAI技术，其实用程序以及其应用程序的具体例子。 XAI结果的评估还讨论了最大化AI的临床决策支持系统的价值的重要步骤。我们说明了Xai的古典，现代和潜在的未来趋势，以阐明新颖的XAI技术的演变。最后，我们在最近出版物支持的实验设计过程中提供了建议的清单。潜在解决方案的具体示例也解决了AI解决方案期间的共同挑战。我们希望本次审查可以作为提高未来基于AI的解决方案的临床影响的指导。

深度学习已成为火星探索的强大工具。火星地形细分是一项重要的火星愿景任务，它是漫游者自动计划和安全驾驶的基础。但是，现有的基于深度学习的地形细分方法遇到了两个问题：一个是缺乏足够的详细和高信心注释，另一个是模型过度依赖于注释的培训数据。在本文中，我们从联合数据和方法设计的角度解决了这两个问题。我们首先提出了一个新的火星地形细分数据集，该数据集包含6K高分辨率图像，并根据置信度稀疏注释，以确保标签的高质量。然后从这些稀疏的数据中学习，我们为火星地形细分的基于表示的学习框架，包括一个自我监督的学习阶段（用于预训练）和半监督的学习阶段（用于微调）。具体而言，对于自我监督的学习，我们设计了一个基于掩盖图像建模（MIM）概念的多任务机制，以强调图像的纹理信息。对于半监督的学习，由于我们的数据集很少注释，因此我们鼓励该模型通过在线生成和利用伪标签来挖掘每个图像中未标记的区域的信息。我们将数据集和方法命名为MARS（S $^{5} $ MARS）的自我监督和半监督分割。实验结果表明，我们的方法可以超越最先进的方法，并通过很大的边距提高地形分割性能。

昂贵注释的要求是培训良好的实例细分模型的重大负担。在本文中，我们提出了一个经济活跃的学习环境，称为主动监督实例细分（API），该实例分段（API）从框级注释开始，并迭代地在盒子内划分一个点，并询问它是否属于对象。API的关键是找到最大程度地提高分段准确性的最佳点，以有限的注释预算。我们制定此设置，并提出几种基于不确定性的抽样策略。与其他学习策略相比，使用这些策略开发的模型可以在具有挑战性的MS-Coco数据集上获得一致的性能增长。结果表明，API集成了主动学习和基于点的监督的优势，是标签有效实例分割的有效学习范式。

人类使用未知的相似性函数在未标记的数据集中天生测量实例之间的距离。距离指标只能作为相似实例信息检索相似性的代理。从人类注释中学习良好的相似性功能可以提高检索的质量。这项工作使用深度度量学习来从很少的大型足球轨迹数据集中学习这些用户定义的相似性功能。我们将基于熵的活跃学习方法从三重矿山开采进行了最新的工作，以收集易于招募的人，但仍来自人类参与者提供信息的注释，并利用它们来训练深度卷积网络，以概括为看不见的样本。我们的用户研究表明，与以前依赖暹罗网络的深度度量学习方法相比，我们的方法提高了信息检索的质量。具体而言，我们通过分析参与者的响应效率来阐明被动抽样启发式方法和主动学习者的优势和缺点。为此，我们收集准确性，算法时间的复杂性，参与者的疲劳和时间响应，定性自我评估和陈述以及混合膨胀注释者的影响及其对模型性能和转移学习的一致性。

The International Workshop on Reading Music Systems (WoRMS) is a workshop that tries to connect researchers who develop systems for reading music, such as in the field of Optical Music Recognition, with other researchers and practitioners that could benefit from such systems, like librarians or musicologists. The relevant topics of interest for the workshop include, but are not limited to: Music reading systems; Optical music recognition; Datasets and performance evaluation; Image processing on music scores; Writer identification; Authoring, editing, storing and presentation systems for music scores; Multi-modal systems; Novel input-methods for music to produce written music; Web-based Music Information Retrieval services; Applications and projects; Use-cases related to written music. These are the proceedings of the 3rd International Workshop on Reading Music Systems, held in Alicante on the 23rd of July 2021.

尽管交互式图像分割方法的进展情况，但高质量的像素级注释仍然耗时和费力 - 几个深度学习应用的瓶颈。我们逐步回到由特征空间投影引导的多个图像提出的互动和同时段注释。该策略与现有的交互式分段方法呈现出与现有的交互式分段方法相比，该方法在图像域中进行注释。我们表明要素空间注释在前景分段数据集中使用最先进的方法实现了竞争结果：ICOSEG，DAVIS和屋顶。此外，在语义分割上下文中，它在CityScapes数据集中实现了91.5 \％的准确性，比原始注释程序快74.75倍.Further，我们的贡献揭示了可以与现有方法集成的新颖方向上的灯光。补充材料呈现视频演示。代码在https://github.com/lids-unicamp/rethinking-interactive-image-egation。

Deep neural networks (DNNs) have demonstrated superior performance over classical machine learning to support many features in safety-critical systems. Although DNNs are now widely used in such systems (e.g., self driving cars), there is limited progress regarding automated support for functional safety analysis in DNN-based systems. For example, the identification of root causes of errors, to enable both risk analysis and DNN retraining, remains an open problem. In this paper, we propose SAFE, a black-box approach to automatically characterize the root causes of DNN errors. SAFE relies on a transfer learning model pre-trained on ImageNet to extract the features from error-inducing images. It then applies a density-based clustering algorithm to detect arbitrary shaped clusters of images modeling plausible causes of error. Last, clusters are used to effectively retrain and improve the DNN. The black-box nature of SAFE is motivated by our objective not to require changes or even access to the DNN internals to facilitate adoption.Experimental results show the superior ability of SAFE in identifying different root causes of DNN errors based on case studies in the automotive domain. It also yields significant improvements in DNN accuracy after retraining, while saving significant execution time and memory when compared to alternatives. CCS Concepts: • Software and its engineering → Software defect analysis; • Computing methodologies → Machine learning.