用于预测和预测的机器学习（ML）方法已在定量科学中广泛存在。但是，基于ML的科学中有许多已知的方法论陷阱，包括数据泄漏。在本文中，我们系统地研究了基于ML的科学中的可重复性问题。我们表明，数据泄漏确实是一个普遍的问题，并导致了严重的可重复性失败。具体而言，通过对采用ML方法的研究社区中的文献调查，我们发现了17个领域，发现了错误，共同影响了329篇论文，在某些情况下导致了极其解放的结论。根据我们的调查，我们提出了8种泄漏类型的细粒分类法，范围从教科书错误到打开研究问题。我们主张基于ML的科学的基本方法论变化，因此可以在发布前捕获泄漏病例。为此，我们提出了模型信息表，以根据ML模型报告科学主张，以解决我们调查中确定的所有类型的泄漏。为了研究可重复性错误的影响和模型信息表的功效，我们在一个复杂的ML模型被认为比较旧的统计模型（例如逻辑回归（LR）：内战预测）的领域进行了可重复性研究。我们发现，与LR模型相比，所有声称复杂ML模型具有出色性能的论文由于数据泄漏而无法再现，并且复杂的ML模型的性能并不比数十年历史的LR模型更好。尽管这些错误都无法通过阅读论文来捕获，但模型信息表将在每种情况下都能检测到泄漏。

该文档简要概述了使用机器学习技术时发生的一些常见错误，以及可以采取什么措施来避免它们。它主要是为研究学生提供指南，并专注于学术研究中特别关注的问题，例如需要进行严格的比较并得出有效的结论。它涵盖了机器学习过程的五个阶段：模型构建之前该做什么，如何可靠地构建模型，如何进行健身评估模型，如何公平地比较模型以及如何报告结果。

如今，由于最近在人工智能（AI）和机器学习（ML）中的近期突破，因此，智能系统和服务越来越受欢迎。然而，机器学习不仅满足软件工程，不仅具有有希望的潜力，而且还具有一些固有的挑战。尽管最近的一些研究努力，但我们仍然没有明确了解开发基于ML的申请和当前行业实践的挑战。此外，目前尚不清楚软件工程研究人员应将其努力集中起来，以更好地支持ML应用程序开发人员。在本文中，我们报告了一个旨在了解ML应用程序开发的挑战和最佳实践的调查。我们合成从80名从业者（以不同的技能，经验和应用领域）获得的结果为17个调查结果;概述ML应用程序开发的挑战和最佳实践。参与基于ML的软件系统发展的从业者可以利用总结最佳实践来提高其系统的质量。我们希望报告的挑战将通知研究界有关需要调查的主题，以改善工程过程和基于ML的申请的质量。

随着计算系统的不断增长的加工能力和大规模数据集的可用性的增加，机器学习算法导致了许多不同区域的重大突破。此开发影响了计算机安全性，在基于学习的安全系统中产生了一系列工作，例如用于恶意软件检测，漏洞发现和二进制代码分析。尽管潜力巨大，但安全性的机器学习易于细微缺陷，以破坏其性能，并使基于学习的系统可能不适合安全任务和实际部署。在本文中，我们用临界眼睛看这个问题。首先，我们确定基于学习的安全系统的设计，实现和评估中的常见缺陷。我们在过去的10年内，从顶层安全会议中进行了一项研究，确认这些陷阱在目前的安全文献中普遍存在。在一个实证分析中，我们进一步展示了个体陷阱如何导致不切实际的表现和解释，阻碍了对手的安全问题的理解。作为补救措施，我们提出了可行的建议，以支持研究人员在可能的情况下避免或减轻陷阱。此外，我们在将机器学习应用于安全性并提供进一步研究方向时确定打开问题。

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。

机器学习（ML）越来越多地用于支持高风险的决策，这是由于其相对于人类评估的优势预测能力的承诺而欠的趋势。但是，决策目标与观察到的作为训练ML模型的标签的结果中捕获的内容之间经常存在差距。结果，机器学习模型可能无法捕获决策标准的重要维度，从而阻碍了他们的决策支持。在这项工作中，我们探讨了历史专家决策作为组织信息系统中通常可用的丰富（但不完美）的信息来源，并表明它可以利用它来弥合决策目标与算法目标之间的差距。当数据中的每个案例都由单个专家评估并提出基于影响函数的方法作为解决此问题的解决方案时，我们会间接考虑估计专家一致性的问题。然后，我们将估计的专家一致性通过培训时间标签合并方法纳入预测模型。这种方法使ML模型可以在有推断的专家一致性和观察标签的情况下向专家学习。我们还提出了通过混合和延期模型来利用推断一致性的替代方法。在我们的经验评估中，专注于儿童虐待热线筛查的背景下，我们表明（1）有一些高风险案例，其风险是专家考虑的，但在目标标签中没有完全捕获用于培训已部署模型和培训的目标标签（2）提出的方法可显着提高这些情况的精度。

目的：我们研究使用机器学习（ML）模型的可解释的累入预测，并在预测能力，稀疏性和公平性方面分析性能。与以前的作品不同，本研究列举了输出概率而不是二进制预测的可解释模型，并使用定量公平定义来评估模型。本研究还研究了模型是否可以横跨地理位置概括。方法：我们在佛罗里达州和肯塔基州的两个不同的刑事核查数据集上生成了黑盒和可解释的ML模型。我们将这些模型的预测性能和公平与目前用于司法系统中使用的两种方法进行了比较，以预测审前常规率：Arnold PSA和Compas。我们评估了所有模型的预测性能，可以在两次跨越两次预测六种不同类型犯罪的模型。结果：几种可解释的ML模型可以预测常规和黑盒ML模型，比Compas或Arnold PSA更准确。这些模型在实践中可能有用。类似于Arnold PSA，这些可解释模型中的一些可以作为一个简单的表格写入。其他可以使用一组可视化显示。我们的地理分析表明ML模型应分开培训，以便单独的位置并随时间更新。我们还为可​​解释模型提供了公平分析。结论：可解释的机器学习模型可以在预测准确性和公平性方面表现，也可以表现，也可以表现，也可以执行不可解释的方法和目前使用的风险评估尺度。机器学习模型对于单独培训，可以更准确地进行不同的位置，并保持最新。

机器学习（ML）应用程序的数据量不断增长。不仅是观察的数量，特别是测量变量的数量（特征）增加了持续的数字化。选择最适合预测建模的功能是ML在商业和研究中取得成功的重要杠杆。特征选择方法（FSM）独立于某种ML算法 - 所谓的过滤方法 - 已毫无意义地建议，但研究人员和定量建模的指导很少，以选择典型ML问题的适当方法。本次审查在特征选择基准上综合了大量文献，并评估了58种方法在广泛使用的R环境中的性能。对于具体的指导，我们考虑了四种典型的数据集方案，这些情况挑战ML模型（嘈杂，冗余，不平衡数据和具有比观察特征更多的案例）。绘制早期基准的经验，该基准测试较少的FSMS，我们根据四个标准进行比较方法的性能（预测性能，所选的相关功能数，功能集和运行时的稳定性）。我们发现依赖于随机森林方法的方法，双输入对称相关滤波器（浪费）和联合杂质滤波器（Jim）是给定的数据集方案的良好性候选方法。

人类服务系统做出关键决策，影响社会中的个人。美国儿童福利系统做出了这样的决定，从筛查热线报告的报告报告，涉嫌虐待或忽视儿童保护性调查，使儿童接受寄养，再到将儿童返回永久家庭环境。这些对儿童生活的复杂而有影响力的决定取决于儿童福利决策者的判断。儿童福利机构一直在探索使用包括机器学习（ML）的经验，数据信息的方法来支持这些决策的方法。本文描述了ML支持儿童福利决策的概念框架。 ML框架指导儿童福利机构如何概念化ML可以解决的目标问题；兽医可用的管理数据用于构建ML；制定和开发ML规格，以反映机构正在进行的相关人群和干预措施；随着时间的流逝，部署，评估和监视ML作为儿童福利环境，政策和实践变化。道德考虑，利益相关者的参与以及避免框架的影响和成功的共同陷阱。从摘要到具体，我们描述了该框架的一种应用，以支持儿童福利决策。该ML框架虽然以儿童福利为中心，但可以推广用于解决其他公共政策问题。

计算病理（CPATH）是一种具有关于组织病理研究的新兴领域，通过计算和分析组织载玻片的数字化高分辨率图像的处理算法。CPATH最近的深度学习的发展已经成功地利用了组织学图像中的原始像素数据的纯粹体积，以预测诊断域，预测，治疗敏感性和患者分层中的目标参数 - 覆盖新数据驱动的AI时代的承诺既组织病理学和肿瘤。使用作为燃料和作为发动机的燃料和AI的数据，CPATH算法准备好用于起飞和最终发射到临床和药物轨道中。在本文中，我们讨论了CPATH限制和相关挑战，使读者能够区分HIPE的希望，并为未来的研究提供指示，以克服这个崭露头角领域的一些主要挑战，以使其发射到两个轨道上。

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。

这项工作提供了可靠的nids（R-nids），一种新的机器学习方法（ML）的网络入侵检测系统（NIDS），允许ML模型在集成数据集上工作，从不同数据集中具有不同信息的学习过程。因此，R-NIDS针对更强大的模型的设计，比传统方法更好地概括。我们还提出了一个名为UNK21的新数据集。它是由三个最着名的网络数据集（UGR'16，USNW-NB15和NLS-KDD）构建，每个网络环境收集，使用不同的特征和类，通过使用数据聚合方法R-nids。在r-nids之后，在这项工作中，我们建议基于文献中的三个最常见的数据集的信息来构建两个着名的ML模型（一个线性和非线性的一个），用于NIDS评估中的三个，集成在UNK21中的那些。所提出的方法优惠展示了作为NIDS解决方案训练的两种ML模型的结果可以从这种方法中受益，在新提议的UNK21数据集上培训时能够更好地概括。此外，这些结果用统计工具仔细分析了对我们的结论提供了高度信心的统计工具。

Tuberculosis (TB), an infectious bacterial disease, is a significant cause of death, especially in low-income countries, with an estimated ten million new cases reported globally in $2020$. While TB is treatable, non-adherence to the medication regimen is a significant cause of morbidity and mortality. Thus, proactively identifying patients at risk of dropping off their medication regimen enables corrective measures to mitigate adverse outcomes. Using a proxy measure of extreme non-adherence and a dataset of nearly $700,000$ patients from four states in India, we formulate and solve the machine learning (ML) problem of early prediction of non-adherence based on a custom rank-based metric. We train ML models and evaluate against baselines, achieving a $\sim 100\%$ lift over rule-based baselines and $\sim 214\%$ over a random classifier, taking into account country-wide large-scale future deployment. We deal with various issues in the process, including data quality, high-cardinality categorical data, low target prevalence, distribution shift, variation across cohorts, algorithmic fairness, and the need for robustness and explainability. Our findings indicate that risk stratification of non-adherent patients is a viable, deployable-at-scale ML solution.

尽管机器学习方法已在金融领域广泛使用，但在非常成功的学位上，这些方法仍然可以根据解释性，可比性和可重复性来定制特定研究和不透明。这项研究的主要目的是通过提供一种通用方法来阐明这一领域，该方法是调查 - 不合Snostic且可解释给金融市场从业人员，从而提高了其效率，降低了进入的障碍，并提高了实验的可重复性。提出的方法在两个自动交易平台组件上展示。也就是说，价格水平，众所周知的交易模式和一种新颖的2步特征提取方法。该方法依赖于假设检验，该假设检验在其他社会和科学学科中广泛应用，以有效地评估除简单分类准确性之外的具体结果。提出的主要假设是为了评估所选的交易模式是否适合在机器学习设置中使用。在整个实验中，我们发现在机器学习设置中使用所考虑的交易模式仅由统计数据得到部分支持，从而导致效果尺寸微不足道（反弹7- $ 0.64 \ pm 1.02 $，反弹11 $ 0.38 \ pm 0.98 $，并且篮板15- $ 1.05 \ pm 1.16 $），但允许拒绝零假设。我们展示了美国期货市场工具上的通用方法，并提供了证据表明，通过这种方法，我们可以轻松获得除传统绩效和盈利度指标之外的信息指标。这项工作是最早将这种严格的统计支持方法应用于金融市场领域的工作之一，我们希望这可能是更多研究的跳板。

创新是经济和社会发展的主要驱动力，有关多种创新的信息嵌入了专利和专利申请的半结构化数据中。尽管在专利数据中表达的创新的影响和新颖性很难通过传统手段来衡量，但ML提供了一套有希望的技术来评估新颖性，汇总贡献和嵌入语义。在本文中，我们介绍了Harvard USPTO专利数据集（HUPD），该数据集是2004年至2004年之间提交给美国专利商业办公室（USPTO）的大型，结构化和多用途的英语专利专利申请。 2018年。HUPD拥有超过450万张专利文件，是可比的Coldia的两到三倍。与以前在NLP中提出的专利数据集不同，HUPD包含了专利申请的发明人提交的版本（不是授予专利的最终版本），其中允许我们在第一次使用NLP方法进行申请时研究专利性。它在包含丰富的结构化元数据以及专利申请文本的同时也很新颖：通过提供每个应用程序的元数据及其所有文本字段，数据集使研究人员能够执行一组新的NLP任务，以利用结构性协变量的变异。作为有关HUPD的研究类型的案例研究，我们向NLP社区（即专利决策的二元分类）介绍了一项新任务。我们还显示数据集中提供的结构化元数据使我们能够对此任务进行概念转移的明确研究。最后，我们演示了如何将HUPD用于三个其他任务：专利主题领域的多类分类，语言建模和摘要。

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。

在每日新兴科学调查和发现的世界中，跨行业的机器学习的多产推出对于熟悉ML潜力的人来说令人惊讶。这种伦理集中研究的一致性既不是对源于同一申请的偏见和不公平问题的回应而产生的。对抗算法偏差的技术的公平研究现在比以往任何时候都更加支持。大部分公平研究已经开始生产工具，即机器学习从业者可以在设计其算法时审核偏差。尽管如此，在实践中缺乏应用这些公平解决方案。该系统审查提供了已经定义的算法偏置问题的深入摘要，并提出了公平解决空间。此外，本综述提供了对溶液空间的深入崩溃，自释放以来出现的溶液空间以及机器学习从业者，公平研究人员和机构利益攸关方提出的需求的分类。这些需求已经组织并向各方组织并解决了其实施，包括公平研究人员，产生ML算法的组织以及机器学习从业者自己。这些发现可以在未来使用，以弥合从业者和公平专家之间的差距，并告知创建可用的展示展示率工具包。

机器学习目前对世界产生了巨大的影响，越来越多地影响机构实践并影响了社区。因此，至关重要的是，我们质疑该领域的模糊概念是价值中性或普遍有益的，并研究该领域正在发展的特定价值。在本文中，我们首先介绍了一种研究文档中编码的值的方法和注释方案，例如研究论文。采用该方案，我们分析了100个高度引用的机器学习论文，该论文在Premier机器学习会议，ICML和Neurips上发表。我们注释论文的关键特征，这些特征揭示了其价值观：他们选择项目的理由，这些项目的归因于他们提升的项目，对潜在的负面后果的考虑以及机构的隶属关系和资金来源。我们发现，很少有论文证明其项目如何与社会需求联系起来（15 \％），而讨论负潜力（1 \％）的讨论更少。通过逐行的内容分析，我们确定了59个在ML研究中得到提升的值，其中，我们发现论文最常根据绩效，概括，定量证据，效率，基于过去的绩效，定量证据，效率来证明和评估自己的合理性和评估工作和新颖。我们提供了广泛的文本证据，并在这些价值观的定义和操作中确定了关键主题。值得注意的是，我们发现系统的文本证据表明，这些最高价值是通过假设和含义来定义和应用的，通常支持权力的集中化。在本文中，我们发现这些高度引用的论文与科技公司和精英大学之间的关系越来越紧密。

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。

A significant level of stigma and inequality exists in mental healthcare, especially in under-served populations, which spreads through collected data. When not properly accounted for, machine learning (ML) models learned from data can reinforce the structural biases already present in society. Here, we present a systematic study of bias in ML models designed to predict depression in four different case studies covering different countries and populations. We find that standard ML approaches show regularly biased behaviors. However, we show that standard mitigation techniques, and our own post-hoc method, can be effective in reducing the level of unfair bias. We provide practical recommendations to develop ML models for depression risk prediction with increased fairness and trust in the real world. No single best ML model for depression prediction provides equality of outcomes. This emphasizes the importance of analyzing fairness during model selection and transparent reporting about the impact of debiasing interventions.