由于深度学习（DL）的成功及其日益增长的就业市场，来自许多地区的学生和研究人员都有兴趣了解DL技术。在此学习过程中，可视化已被证明具有很大的帮助。虽然大多数当前的教育可视化针对一个特定的架构或用例，但是能够处理顺序数据的经常性神经网络（RNN）尚未覆盖。尽管诸如文本数据（如文本和功能分析）的任务处于DL Research的最前沿。因此，我们提出了Explornn，这是RNN的第一个交互式探索的教育可视化。在使学习更容易和更有趣的基础上，我们定义了针对理解RNN的教育目标。我们使用这些目标来形成视觉设计过程的指导。通过Explornn，它可以在线访问，我们在粗略级别提供RNN的训练过程概述，同时还允许详细检查LSTM单元格内的数据流。在一个实证研究中，我们在受试者设计中评估了37个科目，以研究与经典文本的学习环境相比的Explornn的学习结果和认知负荷。虽然文本组中的学习者在肤浅的知识获取中，但Explornn特别有助于更深入地了解学习内容。此外，Exprornn中的复杂内容被认为明显更容易，并导致比文本组更少的无关紧额。该研究表明，对于诸如经常性网络的困难学习材料，深度理解是重要的，诸如Explornn等交互式可视化可能会有所帮助。

使用计算笔记本（例如，Jupyter Notebook），数据科学家根据他们的先前经验和外部知识（如在线示例）合理化他们的探索性数据分析（EDA）。对于缺乏关于数据集或问题的具体了解的新手或数据科学家，有效地获得和理解外部信息对于执行EDA至关重要。本文介绍了eDassistant，一个jupyterlab扩展，支持EDA的原位搜索示例笔记本电脑和有用的API的推荐，由搜索结果的新颖交互式可视化供电。代码搜索和推荐是由最先进的机器学习模型启用的，培训在线收集的EDA笔记本电脑的大型语料库。进行用户学习，以调查埃迪卡斯特和数据科学家的当前实践（即，使用外部搜索引擎）。结果证明了埃迪斯坦特的有效性和有用性，与会者赞赏其对EDA的顺利和环境支持。我们还报告了有关代码推荐工具的几种设计意义。

过去十年已经看到人工智能（AI）的显着进展，这导致了用于解决各种问题的算法。然而，通过增加模型复杂性并采用缺乏透明度的黑匣子AI模型来满足这种成功。为了响应这种需求，已经提出了说明的AI（Xai）以使AI更透明，从而提高关键结构域中的AI。虽然有几个关于Xai主题的Xai主题的评论，但在Xai中发现了挑战和潜在的研究方向，这些挑战和研究方向被分散。因此，本研究为Xai组织的挑战和未来的研究方向提出了系统的挑战和未来研究方向：（1）基于机器学习生命周期的Xai挑战和研究方向，基于机器的挑战和研究方向阶段：设计，开发和部署。我们认为，我们的META调查通过为XAI地区的未来探索指导提供了XAI文学。

Explainable AI (XAI) is widely viewed as a sine qua non for ever-expanding AI research. A better understanding of the needs of XAI users, as well as human-centered evaluations of explainable models are both a necessity and a challenge. In this paper, we explore how HCI and AI researchers conduct user studies in XAI applications based on a systematic literature review. After identifying and thoroughly analyzing 85 core papers with human-based XAI evaluations over the past five years, we categorize them along the measured characteristics of explanatory methods, namely trust, understanding, fairness, usability, and human-AI team performance. Our research shows that XAI is spreading more rapidly in certain application domains, such as recommender systems than in others, but that user evaluations are still rather sparse and incorporate hardly any insights from cognitive or social sciences. Based on a comprehensive discussion of best practices, i.e., common models, design choices, and measures in user studies, we propose practical guidelines on designing and conducting user studies for XAI researchers and practitioners. Lastly, this survey also highlights several open research directions, particularly linking psychological science and human-centered XAI.

这本数字本书包含在物理模拟的背景下与深度学习相关的一切实际和全面的一切。尽可能多，所有主题都带有Jupyter笔记本的形式的动手代码示例，以便快速入门。除了标准的受监督学习的数据中，我们将看看物理丢失约束，更紧密耦合的学习算法，具有可微分的模拟，以及加强学习和不确定性建模。我们生活在令人兴奋的时期：这些方法具有从根本上改变计算机模拟可以实现的巨大潜力。

在线众包平台使对算法输出进行评估变得容易，并提出诸如“哪个图像更好，A或B？”之类的问题的调查，在视觉和图形研究论文中的这些“用户研究”的扩散导致了增加匆忙进行的研究充其量是草率且无知的，并且可能有害和误导。我们认为，在计算机视觉和图形论文中的用户研究的设计和报告需要更多关注。为了提高从业者的知识并提高用户研究的可信度和可复制性，我们提供了用户体验研究（UXR），人类计算机互动（HCI）和相关领域的方法论的概述。我们讨论了目前在计算机视觉和图形研究中未利用的基础用户研究方法（例如，需要调查），但可以为研究项目提供宝贵的指导。我们为有兴趣探索其他UXR方法的读者提供了进一步的指导。最后，我们描述了研究界的更广泛的开放问题和建议。我们鼓励作者和审稿人都认识到，并非每项研究贡献都需要用户研究，而且根本没有研究比不小心进行的研究更好。

事实证明，在学习环境中，社会智能代理（SIA）的部署在不同的应用领域具有多个优势。社会代理创作工具使场景设计师能够创造出对SIAS行为的高度控制的量身定制体验，但是，另一方面，这是有代价的，因为该方案及其创作的复杂性可能变得霸道。在本文中，我们介绍了可解释的社会代理创作工具的概念，目的是分析社会代理的创作工具是否可以理解和解释。为此，我们检查了创作工具Fatima-Toolkit是否可以理解，并且从作者的角度来看，其创作步骤可以解释。我们进行了两项用户研究，以定量评估Fatima-Toolkit的解释性，可理解性和透明度，从场景设计师的角度来看。关键发现之一是，法蒂玛 - 库尔基特（Fatima-Toolkit）的概念模型通常是可以理解的，但是基于情感的概念并不那么容易理解和使用。尽管关于Fatima-Toolkit的解释性有一些积极的方面，但仍需要取得进展，以实现完全可以解释的社会代理商创作工具。我们提供一组关键概念和可能的解决方案，可以指导开发人员构建此类工具。

Incivility remains a major challenge for online discussion platforms, to such an extent that even conversations between well-intentioned users can often derail into uncivil behavior. Traditionally, platforms have relied on moderators to -- with or without algorithmic assistance -- take corrective actions such as removing comments or banning users. In this work we propose a complementary paradigm that directly empowers users by proactively enhancing their awareness about existing tension in the conversation they are engaging in and actively guides them as they are drafting their replies to avoid further escalation. As a proof of concept for this paradigm, we design an algorithmic tool that provides such proactive information directly to users, and conduct a user study in a popular discussion platform. Through a mixed methods approach combining surveys with a randomized controlled experiment, we uncover qualitative and quantitative insights regarding how the participants utilize and react to this information. Most participants report finding this proactive paradigm valuable, noting that it helps them to identify tension that they may have otherwise missed and prompts them to further reflect on their own replies and to revise them. These effects are corroborated by a comparison of how the participants draft their reply when our tool warns them that their conversation is at risk of derailing into uncivil behavior versus in a control condition where the tool is disabled. These preliminary findings highlight the potential of this user-centered paradigm and point to concrete directions for future implementations.

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。

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.

Common to all different kinds of recurrent neural networks (RNNs) is the intention to model relations between data points through time. When there is no immediate relationship between subsequent data points (like when the data points are generated at random, e.g.), we show that RNNs are still able to remember a few data points back into the sequence by memorizing them by heart using standard backpropagation. However, we also show that for classical RNNs, LSTM and GRU networks the distance of data points between recurrent calls that can be reproduced this way is highly limited (compared to even a loose connection between data points) and subject to various constraints imposed by the type and size of the RNN in question. This implies the existence of a hard limit (way below the information-theoretic one) for the distance between related data points within which RNNs are still able to recognize said relation.

背景信息：在过去几年中，机器学习（ML）一直是许多创新的核心。然而，包括在所谓的“安全关键”系统中，例如汽车或航空的系统已经被证明是非常具有挑战性的，因为ML的范式转变为ML带来完全改变传统认证方法。目的：本文旨在阐明与ML为基础的安全关键系统认证有关的挑战，以及文献中提出的解决方案，以解决它们，回答问题的问题如何证明基于机器学习的安全关键系统？'方法：我们开展2015年至2020年至2020年之间发布的研究论文的系统文献综述（SLR），涵盖了与ML系统认证有关的主题。总共确定了217篇论文涵盖了主题，被认为是ML认证的主要支柱：鲁棒性，不确定性，解释性，验证，安全强化学习和直接认证。我们分析了每个子场的主要趋势和问题，并提取了提取的论文的总结。结果：单反结果突出了社区对该主题的热情，以及在数据集和模型类型方面缺乏多样性。它还强调需要进一步发展学术界和行业之间的联系，以加深域名研究。最后，它还说明了必须在上面提到的主要支柱之间建立连接的必要性，这些主要柱主要主要研究。结论：我们强调了目前部署的努力，以实现ML基于ML的软件系统，并讨论了一些未来的研究方向。

物理信息的神经网络（PINN）是神经网络（NNS），它们作为神经网络本身的组成部分编码模型方程，例如部分微分方程（PDE）。如今，PINN是用于求解PDE，分数方程，积分分化方程和随机PDE的。这种新颖的方法已成为一个多任务学习框架，在该框架中，NN必须在减少PDE残差的同时拟合观察到的数据。本文对PINNS的文献进行了全面的综述：虽然该研究的主要目标是表征这些网络及其相关的优势和缺点。该综述还试图将出版物纳入更广泛的基于搭配的物理知识的神经网络，这些神经网络构成了香草·皮恩（Vanilla Pinn）以及许多其他变体，例如物理受限的神经网络（PCNN），各种HP-VPINN，变量HP-VPINN，VPINN，VPINN，变体。和保守的Pinn（CPINN）。该研究表明，大多数研究都集中在通过不同的激活功能，梯度优化技术，神经网络结构和损耗功能结构来定制PINN。尽管使用PINN的应用范围广泛，但通过证明其在某些情况下比有限元方法（FEM）等经典数值技术更可行的能力，但仍有可能的进步，最著名的是尚未解决的理论问题。

机器学习（ML）生命周期涉及一系列迭代步骤，从有效的收集和准备数据，包括复杂的特征工程流程，对结果的演示和改进，各种步骤中的各种算法选择。特征工程尤其可以对ML非常有益，导致许多改进，例如提高预测结果，降低计算时间，减少过度噪音，并提高培训期间所采取的决策背后的透明度。尽管如此，虽然存在多个视觉分析工具来监控和控制ML生命周期的不同阶段（特别是与数据和算法相关的阶段），但功能工程支持仍然不足。在本文中，我们提出了FightEnvi，一种专门设计用于协助特征工程过程的视觉分析系统。我们建议的系统可帮助用户选择最重要的功能，将原始功能转换为强大的替代方案，并进行不同的特征生成组合。此外，数据空间切片允许用户探索本地和全局尺度上的功能的影响。 Feationenvi利用多种自动特征选择技术;此外，它目视指导用户有统计证据的关于每个特征的影响（或功能的子集）。最终结果是通过多种验证度量评估的重新设计的重新设计特征。用两种用例和案例研究证明了FeatureenVI的有用性和适用性。我们还向评估我们系统的有效性以及评估我们系统的有效性的观众报告反馈。

尽管机器学习在实践中被广泛使用，但对从业者对潜在安全挑战的理解知之甚少。在这项工作中，我们缩小了这一巨大的差距，并贡献了一项定性研究，重点是开发人员的机器学习管道和潜在脆弱组件的心理模型。类似的研究在其他安全领域有助于发现根本原因或改善风险交流。我们的研究揭示了从业人员的机器学习安全性心理模型的两个方面。首先，从业人员通常将机器学习安全与与机器学习无直接相关的威胁和防御措施混淆。其次，与大多数学术研究相反，我们的参与者认为机器学习的安全性与单个模型不仅相关，而在整个工作流程中，由多个组件组成。与我们的其他发现共同，这两个方面为确定机器学习安全性的心理模型提供了基础学习安全。

In this chapter, we review and discuss the transformation of AI technology in HCI/UX work and assess how AI technology will change how we do the work. We first discuss how AI can be used to enhance the result of user research and design evaluation. We then discuss how AI technology can be used to enhance HCI/UX design. Finally, we discuss how AI-enabled capabilities can improve UX when users interact with computing systems, applications, and services.

与此同时，在可解释的人工智能（XAI）的研究领域中，已经开发了各种术语，动机，方法和评估标准。随着XAI方法的数量大大增长，研究人员以及从业者以及从业者需要一种方法：掌握主题的广度，比较方法，并根据特定用例所需的特征选择正确的XAI方法语境。在文献中，可以找到许多不同细节水平和深度水平的XAI方法分类。虽然他们经常具有不同的焦点，但它们也表现出许多重叠点。本文统一了这些努力，并提供了XAI方法的分类，这是关于目前研究中存在的概念的概念。在结构化文献分析和元研究中，我们识别并审查了XAI方法，指标和方法特征的50多个最引用和最新的调查。总结在调查调查中，我们将文章的术语和概念合并为统一的结构化分类。其中的单一概念总计超过50个不同的选择示例方法，我们相应地分类。分类学可以为初学者，研究人员和从业者提供服务作为XAI方法特征和方面的参考和广泛概述。因此，它提供了针对有针对性的，用例导向的基础和上下文敏感的未来研究。

可解释的人工智能和可解释的机器学习是重要性越来越重要的研究领域。然而，潜在的概念仍然难以捉摸，并且缺乏普遍商定的定义。虽然社会科学最近的灵感已经重新分为人类受助人的需求和期望的工作，但该领域仍然错过了具体的概念化。通过审查人类解释性的哲学和社会基础，我们采取措施来解决这一挑战，然后我们转化为技术领域。特别是，我们仔细审查了算法黑匣子的概念，并通过解释过程确定的理解频谱并扩展了背景知识。这种方法允许我们将可解释性（逻辑）推理定义为在某些背景知识下解释的透明洞察（进入黑匣子）的解释 - 这是一个从事在Admoleis中理解的过程。然后，我们采用这种概念化来重新审视透明度和预测权力之间的争议权差异，以及对安特 - 人穴和后宫后解释者的影响，以及可解释性发挥的公平和问责制。我们还讨论机器学习工作流程的组件，可能需要可解释性，从以人为本的可解释性建立一系列思想，重点介绍声明，对比陈述和解释过程。我们的讨论调整并补充目前的研究，以帮助更好地导航开放问题 - 而不是试图解决任何个人问题 - 从而为实现的地面讨论和解释的人工智能和可解释的机器学习的未来进展奠定了坚实的基础。我们结束了我们的研究结果，重新审视了实现所需的算法透明度水平所需的人以人为本的解释过程。

在这项工作中，我们审查并评估了一个具有公开可用和广泛使用的数据集的深度学习知识追踪（DLKT）模型，以及学习编程的新型学生数据集。评估的DLKT模型已重新实现，用于评估先前报告的结果的可重复性和可复制性。我们测试在与模型的主要架构上独立于模型的比较模型中找到的不同输入和输出层变化，以及在某些研究中隐含地和明确地使用的不同最大尝试计数选项。几个指标用于反映评估知识追踪模型的质量。评估的知识追踪模型包括Vanilla-DKT，两个长短期内存深度知识跟踪（LSTM-DKT）变体，两个动态键值存储器网络（DKVMN）变体，以及自我细致的知识跟踪（SAKT）。我们评估Logistic回归，贝叶斯知识跟踪（BKT）和简单的非学习模型作为基准。我们的结果表明，DLKT模型一般优于非DLKT模型，DLKT模型之间的相对差异是微妙的，并且在数据集之间经常变化。我们的研究结果还表明，通常的纯模型，例如平均预测，比更复杂的知识追踪模型更好地表现出更好的性能，尤其是在准确性方面。此外，我们的公制和封路数据分析显示，用于选择最佳模型的度量标准对模型的性能有明显的影响，并且该度量选择可以影响模型排名。我们还研究了输入和输出层变化的影响，过滤出长期尝试序列，以及随机性和硬件等非模型属性。最后，我们讨论模型性能可重量和相关问题。我们的模型实现，评估代码和数据作为本工作的一部分发布。

随着AI系统表现出越来越强烈的预测性能，它们的采用已经在许多域中种植。然而，在刑事司法和医疗保健等高赌场域中，由于安全，道德和法律问题，往往是完全自动化的，但是完全手工方法可能是不准确和耗时的。因此，对研究界的兴趣日益增长，以增加人力决策。除了为此目的开发AI技术之外，人民AI决策的新兴领域必须采用实证方法，以形成对人类如何互动和与AI合作做出决定的基础知识。为了邀请和帮助结构研究努力了解理解和改善人为 - AI决策的研究，我们近期对本课题的实证人体研究的文献。我们总结了在三个重要方面的100多篇论文中的研究设计选择：（1）决定任务，（2）AI模型和AI援助要素，以及（3）评估指标。对于每个方面，我们总结了当前的趋势，讨论了现场当前做法中的差距，并列出了未来研究的建议。我们的调查强调了开发共同框架的需要考虑人类 - AI决策的设计和研究空间，因此研究人员可以在研究设计中进行严格的选择，研究界可以互相构建并产生更广泛的科学知识。我们还希望这项调查将成为HCI和AI社区的桥梁，共同努力，相互塑造人类决策的经验科学和计算技术。