现代机器学习研究依赖于相对较少的精心策划数据集。即使在这些数据集中，通常在“不整合”或原始数据中，从业人员也面临着重要的数据质量和多样性问题，这些问题可能会非常强烈地解决。应对这些挑战的现有方法往往会对特定问题做出强烈的假设，并且通常需要先验知识或元数据，例如域标签。我们的工作与这些方法是正交的：相反，我们专注于为元数据考古学提供一个统一和有效的框架 - 在数据集中发现和推断示例的元数据。我们使用简单的转换策划了可能存在的数据集（例如，错误标记，非典型或过度分布示例）中可能存在的数据子集，并利用这些探针套件之间的学习动力学差异来推断感兴趣的元数据。我们的方法与跨不同任务的更复杂的缓解方法相提并论：识别和纠正标签错误的示例，对少数民族样本进行分类，优先考虑与培训相关的点并启用相关示例的可扩展人类审核。

在机器学习中，一个极大的兴趣问题是了解哪些示例对于模型进行分类是有挑战性的。确定非典型示例可确保模型的安全部署，隔离需要进一步检查的样本，并为模型行为提供解释性。在这项工作中，我们提出梯度（VOG）的差异为有价值和有效的度量，以通过难度对数据进行排名，并浮出水面最具挑战性的人类审计示例的可行子集。我们表明，对于模型而言，具有较高VOG分数的数据点要在损坏或记忆的示例上学习和过度索引。此外，将评估限制为具有最低VOG的测试集实例，可以改善模型的泛化性能。最后，我们证明VOG是分布外检测的有价值和有效的排名。

深度学习的最新进展依赖于大型标签的数据集来培训大容量模型。但是，以时间和成本效益的方式收集大型数据集通常会导致标签噪声。我们提出了一种从嘈杂的标签中学习的方法，该方法利用特征空间中的训练示例之间的相似性，鼓励每个示例的预测与其最近的邻居相似。与使用多个模型或不同阶段的训练算法相比，我们的方法采用了简单，附加的正规化项的形式。它可以被解释为经典的，偏置标签传播算法的归纳版本。我们在数据集上彻底评估我们的方法评估合成（CIFAR-10，CIFAR-100）和现实（迷你网络，网络vision，Clotsing1m，Mini-Imagenet-Red）噪声，并实现竞争性或最先进的精度，在所有人之间。

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.

深度学习在大量大数据的帮助下取得了众多域中的显着成功。然而，由于许多真实情景中缺乏高质量标签，数据标签的质量是一个问题。由于嘈杂的标签严重降低了深度神经网络的泛化表现，从嘈杂的标签（强大的培训）学习是在现代深度学习应用中成为一项重要任务。在本调查中，我们首先从监督的学习角度描述了与标签噪声学习的问题。接下来，我们提供62项最先进的培训方法的全面审查，所有这些培训方法都按照其方法论差异分为五个群体，其次是用于评估其优越性的六种性质的系统比较。随后，我们对噪声速率估计进行深入分析，并总结了通常使用的评估方法，包括公共噪声数据集和评估度量。最后，我们提出了几个有前途的研究方向，可以作为未来研究的指导。所有内容将在https://github.com/songhwanjun/awesome-noisy-labels提供。

对标签噪声的学习是一个至关重要的话题，可以保证深度神经网络的可靠表现。最近的研究通常是指具有模型输出概率和损失值的动态噪声建模，然后分离清洁和嘈杂的样本。这些方法取得了显着的成功。但是，与樱桃挑选的数据不同，现有方法在面对不平衡数据集时通常无法表现良好，这是现实世界中常见的情况。我们彻底研究了这一现象，并指出了两个主要问题，这些问题阻碍了性能，即\ emph {类间损耗分布差异}和\ emph {由于不确定性而引起的误导性预测}。第一个问题是现有方法通常执行类不足的噪声建模。然而，损失分布显示在类失衡下的类别之间存在显着差异，并且类不足的噪声建模很容易与少数族裔类别中的嘈杂样本和样本混淆。第二个问题是指该模型可能会因认知不确定性和不确定性而导致的误导性预测，因此仅依靠输出概率的现有方法可能无法区分自信的样本。受我们的观察启发，我们提出了一个不确定性的标签校正框架〜（ULC）来处理不平衡数据集上的标签噪声。首先，我们执行认识不确定性的班级特异性噪声建模，以识别可信赖的干净样本并精炼/丢弃高度自信的真实/损坏的标签。然后，我们在随后的学习过程中介绍了不确定性，以防止标签噪声建模过程中的噪声积累。我们对几个合成和现实世界数据集进行实验。结果证明了提出的方法的有效性，尤其是在数据集中。

我们介绍了几个新的数据集即想象的A / O和Imagenet-R以及合成环境和测试套件，我们称为CAOS。 Imagenet-A / O允许研究人员专注于想象成剩余的盲点。由于追踪稳健的表示，以特殊创建了ImageNet-R，因为表示不再简单地自然，而是包括艺术和其他演绎。 Caos Suite由Carla Simulator构建，允许包含异常物体，可以创建可重复的合成环境和用于测试稳健性的场景。所有数据集都是为测试鲁棒性和衡量鲁棒性的衡量进展而创建的。数据集已用于各种其他作品中，以衡量其具有鲁棒性的自身进步，并允许切向进展，这些进展不会完全关注自然准确性。鉴于这些数据集，我们创建了几种旨在推进鲁棒性研究的新方法。我们以最大Logit的形式和典型程度的形式构建简单的基线，并以深度的形式创建新的数据增强方法，从而提高上述基准。最大Logit考虑Logit值而不是SoftMax操作后的值，而微小的变化会产生明显的改进。典型程分将输出分布与类的后部分布进行比较。我们表明，除了分段任务之外，这将提高对基线的性能。猜测可能在像素级别，像素的语义信息比类级信息的语义信息不太有意义。最后，新的Deepaulment的新增强技术利用神经网络在彻底不同于先前使用的传统几何和相机的转换的图像上创建增强。

人工智能的最新趋势是将验证的模型用于语言和视觉任务，这些模型已经实现了非凡的表现，但也令人困惑。因此，以各种方式探索这些模型的能力对该领域至关重要。在本文中，我们探讨了模型的可靠性，在其中我们将可靠的模型定义为一个不仅可以实现强大的预测性能，而且在许多涉及不确定性（例如选择性预测，开放式设置识别）的决策任务上，在许多决策任务上表现出色，而且表现良好。强大的概括（例如，准确性和适当的评分规则，例如在分布数据集中和分发数据集上的对数可能性）和适应性（例如，主动学习，几乎没有射击不确定性）。我们设计了40个数据集的10种任务类型，以评估视觉和语言域上可靠性的不同方面。为了提高可靠性，我们分别开发了VIT-PLEX和T5-PLEX，分别针对视觉和语言方式扩展了大型模型。 PLEX极大地改善了跨可靠性任务的最先进，并简化了传统协议，因为它可以改善开箱即用的性能，并且不需要设计分数或为每个任务调整模型。我们演示了高达1B参数的模型尺寸的缩放效果，并预处理数据集大小最多4B示例。我们还展示了PLEX在具有挑战性的任务上的功能，包括零射门的开放式识别，主动学习和对话语言理解中的不确定性。

He et al. (2018) have called into question the utility of pre-training by showing that training from scratch can often yield similar performance to pre-training. We show that although pre-training may not improve performance on traditional classification metrics, it improves model robustness and uncertainty estimates. Through extensive experiments on adversarial examples, label corruption, class imbalance, out-of-distribution detection, and confidence calibration, we demonstrate large gains from pre-training and complementary effects with task-specific methods. We introduce adversarial pre-training and show approximately a 10% absolute improvement over the previous state-of-the-art in adversarial robustness. In some cases, using pre-training without task-specific methods also surpasses the state-of-the-art, highlighting the need for pretraining when evaluating future methods on robustness and uncertainty tasks.

虽然大型审计的基础模型（FMS）对数据集级别的分布变化显示出显着的零击分类鲁棒性，但它们对亚群或组移动的稳健性相对却相对不受欢迎。我们研究了这个问题，并发现诸如剪辑之类的FMS可能对各种群体转移可能不健壮。在9个稳健性基准中，其嵌入式分类零射击分类导致平均和最差组精度之间的差距高达80.7个百分点（PP）。不幸的是，现有的改善鲁棒性的方法需要重新培训，这在大型基础模型上可能非常昂贵。我们还发现，改善模型推理的有效方法（例如，通过适配器，具有FM嵌入式作为输入的轻量级网络）不会持续改进，有时与零击相比会伤害组鲁棒性（例如，将精度差距提高到50.1 pp on 50.1 pp on On on 50.1 pp on Celeba）。因此，我们制定了一种适配器培训策略，以有效有效地改善FM组的鲁棒性。我们激励的观察是，尽管同一阶级中的群体中较差的鲁棒性在基础模型“嵌入空间”中分开，但标准适配器训练可能不会使这些要点更加紧密。因此，我们提出了对比度的适应，该适应器会通过对比度学习进行训练适配器，以使样品嵌入在同一类中的地面真相类嵌入和其他样品嵌入。在整个9个基准测试中，我们的方法始终提高组鲁棒性，使最差的组精度提高了8.5至56.0 pp。我们的方法也是有效的，这样做的方法也没有任何FM芬太尼，只有一组固定的冷冻FM嵌入。在水鸟和Celeba等基准上，这导致最差的组精度可与最先进的方法相媲美，而最先进的方法可以重新训练整个模型，而仅训练$ \ leq $ 1％的模型参数。

Learning models that gracefully handle distribution shifts is central to research on domain generalization, robust optimization, and fairness. A promising formulation is domain-invariant learning, which identifies the key issue of learning which features are domain-specific versus domaininvariant. An important assumption in this area is that the training examples are partitioned into "domains" or "environments". Our focus is on the more common setting where such partitions are not provided. We propose EIIL, a general framework for domain-invariant learning that incorporates Environment Inference to directly infer partitions that are maximally informative for downstream Invariant Learning. We show that EIIL outperforms invariant learning methods on the CMNIST benchmark without using environment labels, and significantly outperforms ERM on worst-group performance in the Waterbirds and CivilComments datasets. Finally, we establish connections between EIIL and algorithmic fairness, which enables EIIL to improve accuracy and calibration in a fair prediction problem.

联合学习（FL）是一个分布式的机器学习范式，可从分散的私人数据集中进行学习模型，在该数据集中将标签工作委托给客户。尽管大多数现有的FL方法都假定用户的设备很容易获得高质量的标签。实际上，标签噪声自然会发生在FL中，并遵循非i.i.d。客户之间的分布。由于非IID的挑战，现有的最先进的集中式方法表现出不令人满意的性能，而先前的FL研究依靠数据交换或重复的服务器端援助来提高模型的性能。在这里，我们提出了Fedln，这是一个框架，可以在不同的FL训练阶段处理标签噪声；即，FL初始化，设备模型培训和服务器模型聚合。具体而言，FedLN在单个联合回合中计算每客户噪声级估计，并通过纠正（或限制）噪声样本的效果来改善模型的性能。与其他现有方法相比，对各种公开视觉和音频数据集的广泛实验平均提高了24％，标签噪声水平为70％。我们进一步验证了FedLN在人类通知的现实世界嘈杂数据集中的效率，并报告了模型的识别率平均增长了9％，这强调了FEDLN对于改善提供给日常用户的FL服务很有用。

Models trained via empirical risk minimization (ERM) are known to rely on spurious correlations between labels and task-independent input features, resulting in poor generalization to distributional shifts. Group distributionally robust optimization (G-DRO) can alleviate this problem by minimizing the worst-case loss over a set of pre-defined groups over training data. G-DRO successfully improves performance of the worst-group, where the correlation does not hold. However, G-DRO assumes that the spurious correlations and associated worst groups are known in advance, making it challenging to apply it to new tasks with potentially multiple unknown spurious correlations. We propose AGRO -- Adversarial Group discovery for Distributionally Robust Optimization -- an end-to-end approach that jointly identifies error-prone groups and improves accuracy on them. AGRO equips G-DRO with an adversarial slicing model to find a group assignment for training examples which maximizes worst-case loss over the discovered groups. On the WILDS benchmark, AGRO results in 8% higher model performance on average on known worst-groups, compared to prior group discovery approaches used with G-DRO. AGRO also improves out-of-distribution performance on SST2, QQP, and MS-COCO -- datasets where potential spurious correlations are as yet uncharacterized. Human evaluation of ARGO groups shows that they contain well-defined, yet previously unstudied spurious correlations that lead to model errors.

机器学习模型通常会遇到与训练分布不同的样本。无法识别分布（OOD）样本，因此将该样本分配给课堂标签会显着损害模​​型的可靠性。由于其对在开放世界中的安全部署模型的重要性，该问题引起了重大关注。由于对所有可能的未知分布进行建模的棘手性，检测OOD样品是具有挑战性的。迄今为止，一些研究领域解决了检测陌生样本的问题，包括异常检测，新颖性检测，一级学习，开放式识别识别和分布外检测。尽管有相似和共同的概念，但分别分布，开放式检测和异常检测已被独立研究。因此，这些研究途径尚未交叉授粉，创造了研究障碍。尽管某些调查打算概述这些方法，但它们似乎仅关注特定领域，而无需检查不同领域之间的关系。这项调查旨在在确定其共同点的同时，对各个领域的众多著名作品进行跨域和全面的审查。研究人员可以从不同领域的研究进展概述中受益，并协同发展未来的方法。此外，据我们所知，虽然进行异常检测或单级学习进行了调查，但没有关于分布外检测的全面或最新的调查，我们的调查可广泛涵盖。最后，有了统一的跨域视角，我们讨论并阐明了未来的研究线，打算将这些领域更加紧密地融为一体。

现有的方法用于隔离数据集中的硬群和虚假相关性通常需要人为干预。这可以使这些方法具有劳动密集型和特定于数据集的特定方式。为了解决这些缺点，我们提出了一种自动提炼模型故障模式的可扩展方法。具体而言，我们利用线性分类器来识别一致的误差模式，然后又诱导这些故障模式作为特征空间内的方向的自然表示。我们证明，该框架使我们能够发现并自动为培训数据集中的子群体提起挑战，并进行干预以改善模型对这些亚群的绩效。可在https://github.com/madrylab/failure-directions上找到代码

深神经网络（DNN）的记忆效果在许多最先进的标签噪声学习方法中起着枢轴作用。为了利用这一财产，通常采用早期停止训练早期优化的伎俩。目前的方法通常通过考虑整个DNN来决定早期停止点。然而，DNN可以被认为是一系列层的组成，并且发现DNN中的后一个层对标签噪声更敏感，而其前同行是非常稳健的。因此，选择整个网络的停止点可以使不同的DNN层对抗彼此影响，从而降低最终性能。在本文中，我们建议将DNN分离为不同的部位，逐步培训它们以解决这个问题。而不是早期停止，它一次列举一个整体DNN，我们最初通过用相对大量的时期优化DNN来训练前DNN层。在培训期间，我们通过使用较少数量的时期使用较少的地层来逐步培训后者DNN层，以抵消嘈杂标签的影响。我们将所提出的方法术语作为渐进式早期停止（PES）。尽管其简单性，与早期停止相比，PES可以帮助获得更有前景和稳定的结果。此外，通过将PE与现有的嘈杂标签培训相结合，我们在图像分类基准上实现了最先进的性能。

虽然神经网络在平均病例的性能方面对分类任务的成功显着，但它们通常无法在某些数据组上表现良好。这样的组信息可能是昂贵的;因此，即使在培训数据不可用的组标签不可用，较稳健性和公平的最新作品也提出了改善最差组性能的方法。然而，这些方法通常在培训时间使用集团信息的表现不佳。在这项工作中，我们假设没有组标签的较大数据集一起访问少量组标签。我们提出了一个简单的两步框架，利用这个部分组信息来提高最差组性能：训练模型以预测训练数据的丢失组标签，然后在强大的优化目标中使用这些预测的组标签。从理论上讲，我们在最差的组性能方面为我们的方法提供泛化界限，展示了泛化误差如何相对于培训点总数和具有组标签的培训点的数量。凭经验，我们的方法优于不使用群组信息的基线表达，即使只有1-33％的积分都有组标签。我们提供消融研究，以支持我们框架的稳健性和可扩展性。

Standard training via empirical risk minimization (ERM) can produce models that achieve high accuracy on average but low accuracy on certain groups, especially in the presence of spurious correlations between the input and label. Prior approaches that achieve high worst-group accuracy, like group distributionally robust optimization (group DRO) require expensive group annotations for each training point, whereas approaches that do not use such group annotations typically achieve unsatisfactory worst-group accuracy. In this paper, we propose a simple two-stage approach, JTT, that first trains a standard ERM model for several epochs, and then trains a second model that upweights the training examples that the first model misclassified. Intuitively, this upweights examples from groups on which standard ERM models perform poorly, leading to improved worst-group performance. Averaged over four image classification and natural language processing tasks with spurious correlations, JTT closes 75% of the gap in worst-group accuracy between standard ERM and group DRO, while only requiring group annotations on a small validation set in order to tune hyperparameters.

最近关于使用嘈杂标签的学习的研究通过利用小型干净数据集来显示出色的性能。特别是，基于模型不可知的元学习的标签校正方法进一步提高了性能，通过纠正了嘈杂的标签。但是，标签错误矫予没有保障措施，导致不可避免的性能下降。此外，每个训练步骤都需要至少三个背部传播，显着减慢训练速度。为了缓解这些问题，我们提出了一种强大而有效的方法，可以在飞行中学习标签转换矩阵。采用转换矩阵使分类器对所有校正样本持怀疑态度，这减轻了错误的错误问题。我们还介绍了一个双头架构，以便在单个反向传播中有效地估计标签转换矩阵，使得估计的矩阵紧密地遵循由标签校正引起的移位噪声分布。广泛的实验表明，我们的方法在训练效率方面表现出比现有方法相当或更好的准确性。

深神经网络（DNN）的记忆效应在最近的标签噪声学习方法中起关键作用。为了利用这种效果，已经广泛采用了基于模型预测的方法，该方法旨在利用DNN在学习的早期阶段以纠正嘈杂标签的效果。但是，我们观察到该模型在标签预测期间会犯错误，从而导致性能不令人满意。相比之下，在学习早期阶段产生的特征表现出更好的鲁棒性。受到这一观察的启发，在本文中，我们提出了一种基于特征嵌入的新方法，用于用标签噪声，称为标签NoissiLution（Lend）。要具体而言，我们首先根据当前的嵌入式特征计算一个相似性矩阵，以捕获训练数据的局部结构。然后，附近标记的数据（\ textIt {i.e。}，标签噪声稀释）使错误标记的数据携带的嘈杂的监督信号淹没了，其有效性是由特征嵌入的固有鲁棒性保证的。最后，带有稀释标签的培训数据进一步用于培训强大的分类器。从经验上讲，我们通过将我们的贷款与几种代表性的强大学习方法进行比较，对合成和现实世界嘈杂数据集进行了广泛的实验。结果验证了我们贷款的有效性。