部署在野外的机器学习系统通常在源分布上培训，但部署在不同的目标分布上。未标记的数据可以是用于缓解这些分布班次的强大的利用点，因为它通常比标记数据更具可用。然而，未标记数据的现有分配转换基准不反映现实世界应用中出现的方案的广度。在这项工作中，我们介绍了Wilds 2.0更新，该更新在分发转移的野外基准中扩展了10个数据集中的8个，以包括将在部署中逼真获得的策划未标记数据。为了保持一致性，标记的培训，验证和测试集以及评估度量与原始野外基准中的标记与评估度量完全相同。这些数据集涵盖了广泛的应用程序（从组织学到野生动物保护），任务（分类，回归和检测）和方式（照片，卫星图像，显微镜载玻片，文本，分子图）。我们系统地基准测试最先进的方法，可以利用未标记的数据，包括域不变，自我培训和自我监督方法，并表明他们在野外的成功2.0是有限的。为了方便方法开发和评估，我们提供了一个自动化数据加载的开源包，并包含本文中使用的所有模型架构和方法。代码和排行榜可在https://wilds.stanford.edu获得。

我们对最近的自我和半监督ML技术进行严格的评估，从而利用未标记的数据来改善下游任务绩效，以河床分割的三个遥感任务，陆地覆盖映射和洪水映射。这些方法对于遥感任务特别有价值，因为易于访问未标记的图像，并获得地面真理标签通常可以昂贵。当未标记的图像（标记数据集之外）提供培训时，我们量化性能改进可以对这些遥感分割任务进行期望。我们还设计实验以测试这些技术的有效性，当测试集相对于训练和验证集具有域移位时。

Deep learning has produced state-of-the-art results for a variety of tasks. While such approaches for supervised learning have performed well, they assume that training and testing data are drawn from the same distribution, which may not always be the case. As a complement to this challenge, single-source unsupervised domain adaptation can handle situations where a network is trained on labeled data from a source domain and unlabeled data from a related but different target domain with the goal of performing well at test-time on the target domain. Many single-source and typically homogeneous unsupervised deep domain adaptation approaches have thus been developed, combining the powerful, hierarchical representations from deep learning with domain adaptation to reduce reliance on potentially-costly target data labels. This survey will compare these approaches by examining alternative methods, the unique and common elements, results, and theoretical insights. We follow this with a look at application areas and open research directions.

We demonstrate that self-learning techniques like entropy minimization and pseudo-labeling are simple and effective at improving performance of a deployed computer vision model under systematic domain shifts. We conduct a wide range of large-scale experiments and show consistent improvements irrespective of the model architecture, the pre-training technique or the type of distribution shift. At the same time, self-learning is simple to use in practice because it does not require knowledge or access to the original training data or scheme, is robust to hyperparameter choices, is straight-forward to implement and requires only a few adaptation epochs. This makes self-learning techniques highly attractive for any practitioner who applies machine learning algorithms in the real world. We present state-of-the-art adaptation results on CIFAR10-C (8.5% error), ImageNet-C (22.0% mCE), ImageNet-R (17.4% error) and ImageNet-A (14.8% error), theoretically study the dynamics of self-supervised adaptation methods and propose a new classification dataset (ImageNet-D) which is challenging even with adaptation.

State-of-the-art computer vision systems are trained to predict a fixed set of predetermined object categories. This restricted form of supervision limits their generality and usability since additional labeled data is needed to specify any other visual concept. Learning directly from raw text about images is a promising alternative which leverages a much broader source of supervision. We demonstrate that the simple pre-training task of predicting which caption goes with which image is an efficient and scalable way to learn SOTA image representations from scratch on a dataset of 400 million (image, text) pairs collected from the internet. After pre-training, natural language is used to reference learned visual concepts (or describe new ones) enabling zero-shot transfer of the model to downstream tasks. We study the performance of this approach by benchmarking on over 30 different existing computer vision datasets, spanning tasks such as OCR, action recognition in videos, geo-localization, and many types of fine-grained object classification. The model transfers non-trivially to most tasks and is often competitive with a fully supervised baseline without the need for any dataset specific training. For instance, we match the accuracy of the original ResNet-50 on ImageNet zero-shot without needing to use any of the 1.28 million training examples it was trained on. We release our code and pre-trained model weights at https://github.com/OpenAI/CLIP.

对分布（OOD）数据的概括是人类自然的能力，但对于机器而言挑战。这是因为大多数学习算法强烈依赖于i.i.d.〜对源/目标数据的假设，这在域转移导致的实践中通常会违反。域的概括（DG）旨在通过仅使用源数据进行模型学习来实现OOD的概括。在过去的十年中，DG的研究取得了长足的进步，导致了广泛的方法论，例如，基于域的一致性，元学习，数据增强或合奏学习的方法，仅举几例；还在各个应用领域进行了研究，包括计算机视觉，语音识别，自然语言处理，医学成像和强化学习。在本文中，首次提供了DG中的全面文献综述，以总结过去十年来的发展。具体而言，我们首先通过正式定义DG并将其与其他相关领域（如域适应和转移学习）联系起来来涵盖背景。然后，我们对现有方法和理论进行了彻底的审查。最后，我们通过有关未来研究方向的见解和讨论来总结这项调查。

深度学习已成为解决不同领域中现实世界中问题的首选方法，部分原因是它能够从数据中学习并在广泛的应用程序上实现令人印象深刻的性能。但是，它的成功通常取决于两个假设：（i）精确模型拟合需要大量标记的数据集，并且（ii）培训和测试数据是独立的且分布相同的。因此，不能保证它在看不见的目标域上的性能，尤其是在适应阶段遇到分布数据的数据时。目标域中数据的性能下降是部署深层神经网络的关键问题，这些网络已成功地在源域中的数据训练。通过利用标记的源域数据和未标记的目标域数据来执行目标域中的各种任务，提出了无监督的域适应（UDA）来对抗这一点。 UDA在自然图像处理，视频分析，自然语言处理，时间序列数据分析，医学图像分析等方面取得了令人鼓舞的结果。在本综述中，作为一个快速发展的主题，我们对其方法和应用程序进行了系统的比较。此外，还讨论了UDA与其紧密相关的任务的联系，例如域的概括和分布外检测。此外，突出显示了当前方法和可能有希望的方向的缺陷。

语义分割在广泛的计算机视觉应用中起着基本作用，提供了全球对图像​​的理解的关键信息。然而，最先进的模型依赖于大量的注释样本，其比在诸如图像分类的任务中获得更昂贵的昂贵的样本。由于未标记的数据替代地获得更便宜，因此无监督的域适应达到了语义分割社区的广泛成功并不令人惊讶。本调查致力于总结这一令人难以置信的快速增长的领域的五年，这包含了语义细分本身的重要性，以及将分段模型适应新环境的关键需求。我们提出了最重要的语义分割方法;我们对语义分割的域适应技术提供了全面的调查;我们揭示了多域学习，域泛化，测试时间适应或无源域适应等较新的趋势;我们通过描述在语义细分研究中最广泛使用的数据集和基准测试来结束本调查。我们希望本调查将在学术界和工业中提供具有全面参考指导的研究人员，并有助于他们培养现场的新研究方向。

深度学习模型的最新发展，捕捉作物物候的复杂的时间模式有卫星图像时间序列（坐在），大大高级作物分类。然而，当施加到目标区域从训练区空间上不同的，这些模型差没有任何目标标签由于作物物候区域之间的时间位移进行。为了解决这个无人监督跨区域适应环境，现有方法学域不变特征没有任何目标的监督，而不是时间偏移本身。因此，这些技术提供了SITS只有有限的好处。在本文中，我们提出TimeMatch，一种新的无监督领域适应性方法SITS直接占时移。 TimeMatch由两个部分组成：1）时间位移的估计，其估计具有源极训练模型的未标记的目标区域的时间偏移，和2）TimeMatch学习，它结合了时间位移估计与半监督学习到一个分类适应未标记的目标区域。我们还引进了跨区域适应的开放式访问的数据集与来自欧洲四个不同区域的旁边。在此数据集，我们证明了TimeMatch优于所有竞争的方法，通过11％的在五个不同的适应情景F1-得分，创下了新的国家的最先进的跨区域适应性。

我们考虑无监督的域适应性（UDA），其中使用来自源域（例如照片）的标记数据，而来自目标域（例如草图）的未标记数据用于学习目标域的分类器。常规的UDA方法（例如，域对抗训练）学习域不变特征，以改善对目标域的概括。在本文中，我们表明，对比的预训练，它在未标记的源和目标数据上学习功能，然后在标记的源数据上进行微调，具有强大的UDA方法的竞争力。但是，我们发现对比前训练不会学习域不变特征，这与常规的UDA直觉不同。从理论上讲，我们证明了对比的预训练可以学习在跨域下微调但仍通过解开域和类信息来概括到目标域的特征。我们的结果表明，UDA不需要域的不变性。我们从经验上验证了基准视觉数据集的理论。

机器学习系统通常假设训练和测试分布是相同的。为此，关键要求是开发可以概括到未经看不见的分布的模型。领域泛化（DG），即分销概括，近年来引起了越来越令人利益。域概括处理了一个具有挑战性的设置，其中给出了一个或几个不同但相关域，并且目标是学习可以概括到看不见的测试域的模型。多年来，域概括地区已经取得了巨大进展。本文提出了对该地区最近进步的首次审查。首先，我们提供了域泛化的正式定义，并讨论了几个相关领域。然后，我们彻底审查了与域泛化相关的理论，并仔细分析了泛化背后的理论。我们将最近的算法分为三个类：数据操作，表示学习和学习策略，并为每个类别详细介绍几种流行的算法。第三，我们介绍常用的数据集，应用程序和我们的开放源代码库进行公平评估。最后，我们总结了现有文学，并为未来提供了一些潜在的研究主题。

Jitendra Malik once said, "Supervision is the opium of the AI researcher". Most deep learning techniques heavily rely on extreme amounts of human labels to work effectively. In today's world, the rate of data creation greatly surpasses the rate of data annotation. Full reliance on human annotations is just a temporary means to solve current closed problems in AI. In reality, only a tiny fraction of data is annotated. Annotation Efficient Learning (AEL) is a study of algorithms to train models effectively with fewer annotations. To thrive in AEL environments, we need deep learning techniques that rely less on manual annotations (e.g., image, bounding-box, and per-pixel labels), but learn useful information from unlabeled data. In this thesis, we explore five different techniques for handling AEL.

This work tackles the problem of semi-supervised learning of image classifiers. Our main insight is that the field of semi-supervised learning can benefit from the quickly advancing field of self-supervised visual representation learning. Unifying these two approaches, we propose the framework of self-supervised semi-supervised learning (S 4 L) and use it to derive two novel semi-supervised image classification methods. We demonstrate the effectiveness of these methods in comparison to both carefully tuned baselines, and existing semi-supervised learning methods. We then show that S 4 L and existing semi-supervised methods can be jointly trained, yielding a new state-of-the-art result on semi-supervised ILSVRC-2012 with 10% of labels.

大多数机器学习算法的基本假设是培训和测试数据是从相同的底层分布中汲取的。然而，在几乎所有实际应用中违反了这种假设：由于不断变化的时间相关，非典型最终用户或其他因素，机器学习系统经常测试。在这项工作中，我们考虑域泛化的问题设置，其中训练数据被构造成域，并且可能有多个测试时间偏移，对应于新域或域分布。大多数事先方法旨在学习在所有域上执行良好的单一强大模型或不变的功能空间。相比之下，我们的目标是使用未标记的测试点学习适应域转移到域移的模型。我们的主要贡献是介绍自适应风险最小化（ARM）的框架，其中模型被直接优化，以便通过学习来转移以适应培训域来改编。与稳健性，不变性和适应性的先前方法相比，ARM方法提供了在表现域移位的多个图像分类问题上的性能增益为1-4％的测试精度。

Image classification with small datasets has been an active research area in the recent past. However, as research in this scope is still in its infancy, two key ingredients are missing for ensuring reliable and truthful progress: a systematic and extensive overview of the state of the art, and a common benchmark to allow for objective comparisons between published methods. This article addresses both issues. First, we systematically organize and connect past studies to consolidate a community that is currently fragmented and scattered. Second, we propose a common benchmark that allows for an objective comparison of approaches. It consists of five datasets spanning various domains (e.g., natural images, medical imagery, satellite data) and data types (RGB, grayscale, multispectral). We use this benchmark to re-evaluate the standard cross-entropy baseline and ten existing methods published between 2017 and 2021 at renowned venues. Surprisingly, we find that thorough hyper-parameter tuning on held-out validation data results in a highly competitive baseline and highlights a stunted growth of performance over the years. Indeed, only a single specialized method dating back to 2019 clearly wins our benchmark and outperforms the baseline classifier.

使用文本，图像，音频，视频等多种方式的多模式深度学习系统，与单独的方式（即单向）系统相比，显示出更好的性能。多式联机学习涉及多个方面：表示，翻译，对齐，融合和共同学习。在当前多式联机学习状态下，假设是在训练和测试时间期间存在，对齐和无噪声。然而，在现实世界的任务中，通常，观察到一个或多个模式丢失，嘈杂，缺乏注释数据，具有不可靠的标签，并且在训练或测试中稀缺，或两者都稀缺。这种挑战是由称为多式联合学习的学习范例解决的。通过使用模态之间的知识传输，包括其表示和预测模型，通过从另一个（资源丰富的）方式利用来自另一（资源丰富的）模型的知识来帮助实现（资源差）模型的建模。共同学习是一个新兴地区，没有专注的评论，明确地关注共同学习所解决的所有挑战。为此，在这项工作中，我们对新兴的多式联合学习领域提供了全面的调查，尚未完整探讨。我们审查实施的实施，以克服一个或多个共同学习挑战，而不明确地将它们视为共同学习挑战。我们基于共同学习和相关实施解决的挑战，展示了多式联合学习的综合分类。用于包括最新的技术与一些应用程序和数据集一起审查。我们的最终目标是讨论挑战和观点以及未来工作的重要思想和方向，我们希望对整个研究界的有益，重点关注这一令人兴奋的领域。

分发班次的稳健性对于部署现实世界中的机器学习模型至关重要。尽管如此必要的，但在定义导致这些变化的潜在机制以及评估跨多个不同的分发班次的稳健性的潜在机制很少。为此，我们介绍了一种框架，可实现各种分布换档的细粒度分析。我们通过评估在合成和现实世界数据集中分为五个类别的19个不同的方法来提供对当前最先进的方法的整体分析。总的来说，我们训练超过85架模型。我们的实验框架可以很容易地扩展到包括新方法，班次和数据集。我们发现，与以前的工作〜\ citep {gulrajani20}不同，该进度已经通过标准的ERM基线进行;特别是，在许多情况下，预先训练和增强（学习或启发式）提供了大的收益。但是，最好的方法在不同的数据集和班次上不一致。

组织病理学图像包含丰富的表型信息和病理模式，这是疾病诊断的黄金标准，对于预测患者预后和治疗结果至关重要。近年来，在临床实践中迫切需要针对组织病理学图像的计算机自动化分析技术，而卷积神经网络代表的深度学习方法已逐渐成为数字病理领域的主流。但是，在该领域获得大量细粒的注释数据是一项非常昂贵且艰巨的任务，这阻碍了基于大量注释数据的传统监督算法的进一步开发。最新的研究开始从传统的监督范式中解放出来，最有代表性的研究是基于弱注释，基于有限的注释的半监督学习范式以及基于自我监督的学习范式的弱监督学习范式的研究图像表示学习。这些新方法引发了针对注释效率的新自动病理图像诊断和分析。通过对130篇论文的调查，我们对从技术和方法论的角度来看，对计算病理学领域中有关弱监督学习，半监督学习以及自我监督学习的最新研究进行了全面的系统综述。最后，我们提出了这些技术的关键挑战和未来趋势。

临床医生在手术室（OR）的细粒度定位是设计新一代或支持系统的关键组成部分。需要基于人像素的分段和身体视觉计算机的计算机视觉模型检测，以更好地了解OR的临床活动和空间布局。这是具有挑战性的，这不仅是因为或图像与传统视觉数据集有很大不同，还因为在隐私问题上很难收集和生成数据和注释。为了解决这些问题，我们首先研究了如何在低分辨率图像上进行姿势估计和实例分割，而下采样因子从1x到12倍进行下采样因子。其次，为了解决域的偏移和缺乏注释，我们提出了一种新型的无监督域适应方法，称为适配器，以使模型从野外标记的源域中适应统计上不同的未标记目标域。我们建议在未标记的目标域图像的不同增强上利用明确的几何约束，以生成准确的伪标签，并使用这些伪标签在自我训练框架中对高分辨率和低分辨率或图像进行训练。此外，我们提出了分离的特征归一化，以处理统计上不同的源和目标域数据。对两个或数据集MVOR+和TUM-或TUM-或测试的详细消融研究的广泛实验结果表明，我们方法对强构建的基线的有效性，尤其是在低分辨率的隐私性或图像上。最后，我们在大规模可可数据集上显示了我们作为半监督学习方法（SSL）方法的普遍性，在这里，我们获得了可比较的结果，而对经过100％标记的监督培训的模型的标签监督只有1％。 。

半监督学习（SSL）有望通过对许多未标记图像进行培训，与小标签数据集中的培训分类器相比，准确性的提高。在诸如医学成像之类的现实应用中，将收集未标记的集合，以提高权宜之计，因此未贴上：可能与代表类或类频率中的标记集合不同。不幸的是，现代的深SSL通常会使未经保证的未标记的集合变得更糟。最近的补救措施表明，过滤方法可以检测出分布未标记的示例，然后将其丢弃或减轻重量。相反，我们认为所有未标记的示例可能会有所帮助。我们介绍了一个称为Fix-A-Step的程序，该程序尽管缺乏策划，但仍可以提高常见的深SSL方法的持有准确性。关键的创新是受所有未标记数据启发的标签集的增强，并修改了梯度下降更新，以防止遵循多任务SSL损失损害标签集的精度。尽管我们的方法比替代方案更简单，但我们在所有测试的人工污染水平上显示了无标记集的所有测试水平的CIFAR-10和CIFAR-100基准的准确性提高。我们进一步建议SSL的真实医疗基准：识别心脏超声图像的视图类型。我们的方法可以从353,500个真正未经贴标记的图像中学习，以提供跨医院的概括的收益。