最近出现了许多变异自动编码器（VAE），目的是建模多模式数据，例如，共同建模图像及其相应的标题。尽管如此，多模式的VAE倾向于仅通过在忽略标题的同时拟合图像来关注模式的子集。我们将此限制称为模态崩溃。在这项工作中，我们认为这种效果是多模式VAE训练中梯度冲突的结果。我们展示了如何检测梯度冲突（公正性块）的计算图中的子图形，以及如何利用从多任务学习到减轻模态崩溃的现有梯度冲突解决方案。也就是说，确保跨模式的公正优化。我们将培训框架应用于文献中的几种多模式VAE模型，损失和数据集，并从经验上表明，我们的框架显着改善了跨模态的潜在空间的重建性能，有条件的产生和连贯性。

多模式学习是建立模型的框架，这些模型可以根据不同类型的方式进行预测。多模式学习中的重要挑战是通过这些表示从任意模式和跨模式产生的共同表示形式推断；但是，实现这一目标需要考虑多模式数据的异质性质。近年来，深层生成模型，即通过深层神经网络参数化的生成模型引起了很多关注，尤其是变异自动编码器，这些自动编码器适合于实现上述挑战，因为它们可以考虑异质性并推断出数据的良好表示。。因此，近年来已经提出了基于变异自动编码器的各种多模式生成模型，称为多模式深生成模型。在本文中，我们提供了对多模式深生成模型研究的分类调查。

Multimodal VAEs seek to model the joint distribution over heterogeneous data (e.g.\ vision, language), whilst also capturing a shared representation across such modalities. Prior work has typically combined information from the modalities by reconciling idiosyncratic representations directly in the recognition model through explicit products, mixtures, or other such factorisations. Here we introduce a novel alternative, the MEME, that avoids such explicit combinations by repurposing semi-supervised VAEs to combine information between modalities implicitly through mutual supervision. This formulation naturally allows learning from partially-observed data where some modalities can be entirely missing -- something that most existing approaches either cannot handle, or do so to a limited extent. We demonstrate that MEME outperforms baselines on standard metrics across both partial and complete observation schemes on the MNIST-SVHN (image-image) and CUB (image-text) datasets. We also contrast the quality of the representations learnt by mutual supervision against standard approaches and observe interesting trends in its ability to capture relatedness between data.

当前独立于域的经典计划者需要问题域和实例作为输入的符号模型，从而导致知识采集瓶颈。同时，尽管深度学习在许多领域都取得了重大成功，但知识是在与符号系统（例如计划者）不兼容的亚符号表示中编码的。我们提出了Latplan，这是一种无监督的建筑，结合了深度学习和经典计划。只有一组未标记的图像对，显示了环境中允许的过渡子集（训练输入），Latplan学习了环境的完整命题PDDL动作模型。稍后，当给出代表初始状态和目标状态（计划输入）的一对图像时，Latplan在符号潜在空间中找到了目标状态的计划，并返回可视化的计划执行。我们使用6个计划域的基于图像的版本来评估LATPLAN：8个插头，15个式嘴，Blockworld，Sokoban和两个LightsOut的变体。

统计模型是机器学习的核心，具有广泛适用性，跨各种下游任务。模型通常由通过最大似然估计从数据估计的自由参数控制。但是，当面对现实世界数据集时，许多模型运行到一个关键问题：它们是在完全观察到的数据方面配制的，而在实践中，数据集会困扰缺失数据。来自不完整数据的统计模型估计理论在概念上类似于潜在变量模型的估计，其中存在强大的工具，例如变分推理（VI）。然而，与标准潜在变量模型相比，具有不完整数据的参数估计通常需要估计缺失变量的指数 - 许多条件分布，因此使标准的VI方法是棘手的。通过引入变分Gibbs推理（VGI），是一种新的通用方法来解决这个差距，以估计来自不完整数据的统计模型参数。我们在一组合成和实际估算任务上验证VGI，从不完整的数据中估算重要的机器学习模型，VAE和标准化流程。拟议的方法，同时通用，实现比现有的特定模型特定估计方法竞争或更好的性能。

从多模式数据学习是机器学习中的一个重要研究主题，这有可能获得更好的表示。在这项工作中，我们提出了一种基于生成对冲网络的多模式数据建模的新方法。为了学习相干的多模式生成模型，我们表明有必要同时将不同的编码器分布与联合解码器分布对齐。为此，我们构建一种特定形式的鉴别器，以使我们的模型能够有效地利用数据，这可以受到影响。通过利用对比学习通过分解鉴别者，我们培训我们的模型在单向数据上。我们对基准数据集进行了实验，其有希望的结果表明，我们提出的方法越优于各种指标的最先进的方法。源代码将公开可用。

提出了一种新的双峰生成模型，用于生成条件样品和关节样品，并采用学习简洁的瓶颈表示的训练方法。所提出的模型被称为变异Wyner模型，是基于网络信息理论中的两个经典问题（分布式仿真和信道综合）设计的，其中Wyner的共同信息是对公共表示简洁性的基本限制。该模型是通过最大程度地减少对称的kullback的训练 - 差异 - 变异分布和模型分布之间具有正则化项，用于常见信息，重建一致性和潜在空间匹配项，该术语是通过对逆密度比率估计技术进行的。通过与合成和现实世界数据集的联合和有条件生成的实验以及具有挑战性的零照片图像检索任务，证明了所提出的方法的实用性。

The success of machine learning algorithms generally depends on data representation, and we hypothesize that this is because different representations can entangle and hide more or less the different explanatory factors of variation behind the data. Although specific domain knowledge can be used to help design representations, learning with generic priors can also be used, and the quest for AI is motivating the design of more powerful representation-learning algorithms implementing such priors. This paper reviews recent work in the area of unsupervised feature learning and deep learning, covering advances in probabilistic models, auto-encoders, manifold learning, and deep networks. This motivates longer-term unanswered questions about the appropriate objectives for learning good representations, for computing representations (i.e., inference), and the geometrical connections between representation learning, density estimation and manifold learning.

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。

表示学习已成为一种实用的方法，可以在重建方面成功地建立大量高维数据的丰富参数编码。在考虑具有测试训练分布变化的无监督任务时，概率的观点有助于解决预测过度自信和不良校准。但是，由于多种原因，即维度或顽固性问题的诅咒，直接引入贝叶斯推断仍然是一个艰难的问题。 Laplace近似（LA）在这里提供了一个解决方案，因为可以通过二阶Taylor膨胀在参数空间的某些位置通过二阶Taylor膨胀来建立重量的高斯近似值。在这项工作中，我们为洛杉矶启发的无监督表示学习提供了贝叶斯自动编码器。我们的方法实现了迭代的拉普拉斯更新，以获得新型自动编码器证据的新变化下限。二阶部分衍生物的巨大计算负担是通过Hessian矩阵的近似来跳过的。从经验上讲，我们通过为分布外检测提供了良好的不确定性，用于差异几何形状的大地测量和缺失数据归思的方法来证明拉普拉斯自动编码器的可伸缩性和性能。

Making sense of multiple modalities can yield a more comprehensive description of real-world phenomena. However, learning the co-representation of diverse modalities is still a long-standing endeavor in emerging machine learning applications and research. Previous generative approaches for multimodal input approximate a joint-modality posterior by uni-modality posteriors as product-of-experts (PoE) or mixture-of-experts (MoE). We argue that these approximations lead to a defective bound for the optimization process and loss of semantic connection among modalities. This paper presents a novel variational method on sets called the Set Multimodal VAE (SMVAE) for learning a multimodal latent space while handling the missing modality problem. By modeling the joint-modality posterior distribution directly, the proposed SMVAE learns to exchange information between multiple modalities and compensate for the drawbacks caused by factorization. In public datasets of various domains, the experimental results demonstrate that the proposed method is applicable to order-agnostic cross-modal generation while achieving outstanding performance compared to the state-of-the-art multimodal methods. The source code for our method is available online https://anonymous.4open.science/r/SMVAE-9B3C/.

具有潜在变量的深生成模型已被最近用于从多模式数据中学习关节表示和生成过程。但是，这两种学习机制可能相互冲突，表示形式无法嵌入有关数据模式的信息。本研究研究了所有模式和类标签可用于模型培训的现实情况，但是缺少下游任务所需的一些方式和标签。在这种情况下，我们表明，变异下限限制了联合表示和缺失模式之间的相互信息。为了抵消这些问题，我们引入了一种新型的条件多模式判别模型，该模型使用信息性的先验分布并优化了无可能的无可能目标函数，该目标函数可在联合表示和缺失模态之间最大化相互信息。广泛的实验表明了我们提出的模型的好处，这是经验结果表明，我们的模型实现了最新的结果，从而导致了代表性问题，例如下游分类，声音反演和注释产生。

变异自动编码器（VAE）最近在归类和获取异质缺失数据方面非常成功。但是，在此特定应用程序域中，仅使用一层潜在变量和严格的高斯后近似值来限制现有的VAE方法。为了解决这些局限性，我们提出了HH-VAEM，这是一种用于混合型不完整数据的层次VAE模型，该模型使用Hamiltonian Monte Carlo和自动超参数调谐，以改善近似推断。我们的实验表明，HH-VAEM在缺少数据插补和有缺少功能的监督学习的任务中优于现有基线。最后，我们还提出了一种基于抽样的方法，用于在使用HH-VAEM获取缺失功能时有效地计算信息增益。我们的实验表明，基于抽样的方法优于基于高斯近似值的替代方法。

在这项工作中，我们为生成自动编码器的变异培训提供了确切的可能性替代方法。我们表明，可以使用可逆层来构建VAE风格的自动编码器，该层提供了可拖动的精确可能性，而无需任何正则化项。这是在选择编码器，解码器和先前体系结构的全部自由的同时实现的，这使我们的方法成为培训现有VAE和VAE风格模型的替换。我们将结果模型称为流中的自动编码器（AEF），因为编码器，解码器和先验被定义为整体可逆体系结构的单个层。我们表明，在对数可能，样本质量和降低性能的方面，该方法的性能比结构上等效的VAE高得多。从广义上讲，这项工作的主要野心是在共同的可逆性和确切的最大可能性的共同框架下缩小正常化流量和自动编码器文献之间的差距。

这是一门专门针对STEM学生开发的介绍性机器学习课程。我们的目标是为有兴趣的读者提供基础知识，以在自己的项目中使用机器学习，并将自己熟悉术语作为进一步阅读相关文献的基础。在这些讲义中，我们讨论受监督，无监督和强化学习。注释从没有神经网络的机器学习方法的说明开始，例如原理分析，T-SNE，聚类以及线性回归和线性分类器。我们继续介绍基本和先进的神经网络结构，例如密集的进料和常规神经网络，经常性的神经网络，受限的玻尔兹曼机器，（变性）自动编码器，生成的对抗性网络。讨论了潜在空间表示的解释性问题，并使用梦和对抗性攻击的例子。最后一部分致力于加强学习，我们在其中介绍了价值功能和政策学习的基本概念。

与CNN的分类，分割或对象检测相比，生成网络的目标和方法根本不同。最初，它们不是作为图像分析工具，而是生成自然看起来的图像。已经提出了对抗性训练范式来稳定生成方法，并已被证明是非常成功的 - 尽管绝不是第一次尝试。本章对生成对抗网络（GAN）的动机进行了基本介绍，并通​​过抽象基本任务和工作机制并得出了早期实用方法的困难来追溯其成功的道路。将显示进行更稳定的训练方法，也将显示出不良收敛及其原因的典型迹象。尽管本章侧重于用于图像生成和图像分析的gan，但对抗性训练范式本身并非特定于图像，并且在图像分析中也概括了任务。在将GAN与最近进入场景的进一步生成建模方法进行对比之前，将闻名图像语义分割和异常检测的架构示例。这将允许对限制的上下文化观点，但也可以对gans有好处。

最近，在深度生成模型中，不可能是非线性ICA的可识别性的文艺复兴。对于i.I.D.数据，先前的作品已经假定访问足够丰富的辅助观察集，表示$ \ mathbf {u} $。我们在这里展示了在没有这种侧面信息的情况下可以获得可识别性。以前的方法必须制定强烈的假设，以获得可识别的模型。在这里，我们在一组宽松的约束集中获得了经验识别的模型。特别是，我们专注于在其潜在空间中执行聚类的生成模型 - 一种匹配以前可识别模型的模型结构，而是使用学习群集提供辅助信息的合成形式。我们评估我们的提案，包括通过统计测试，并发现学习群集有效功能：具有潜在群集的深度生成模型是经验识别的，与依赖侧面信息的模型相同。

The key idea behind the unsupervised learning of disentangled representations is that real-world data is generated by a few explanatory factors of variation which can be recovered by unsupervised learning algorithms. In this paper, we provide a sober look at recent progress in the field and challenge some common assumptions. We first theoretically show that the unsupervised learning of disentangled representations is fundamentally impossible without inductive biases on both the models and the data. Then, we train more than 12 000 models covering most prominent methods and evaluation metrics in a reproducible large-scale experimental study on seven different data sets. We observe that while the different methods successfully enforce properties "encouraged" by the corresponding losses, well-disentangled models seemingly cannot be identified without supervision. Furthermore, increased disentanglement does not seem to lead to a decreased sample complexity of learning for downstream tasks. Our results suggest that future work on disentanglement learning should be explicit about the role of inductive biases and (implicit) supervision, investigate concrete benefits of enforcing disentanglement of the learned representations, and consider a reproducible experimental setup covering several data sets.

变异推理（VI）的核心原理是将计算复杂后概率密度计算的统计推断问题转换为可拖动的优化问题。该属性使VI比几种基于采样的技术更快。但是，传统的VI算法无法扩展到大型数据集，并且无法轻易推断出越野数据点，而无需重新运行优化过程。该领域的最新发展，例如随机，黑框和摊销VI，已帮助解决了这些问题。如今，生成的建模任务广泛利用摊销VI来实现其效率和可扩展性，因为它利用参数化函数来学习近似的后验密度参数。在本文中，我们回顾了各种VI技术的数学基础，以构成理解摊销VI的基础。此外，我们还概述了最近解决摊销VI问题的趋势，例如摊销差距，泛化问题，不一致的表示学习和后验崩溃。最后，我们分析了改善VI优化的替代差异度量。

在过去的几年中，多模式变异自动编码器（VAE）一直是一项激烈研究的主题，因为它们可以将多种模态整合到联合表示中，因此可以作为数据分类和生成的有前途的工具。到目前为止，已经提出了几种多模式VAE学习的方法，但是它们的比较和评估相当不一致。原因之一是模型在实现级别上有所不同，另一个问题是，在这些情况下常用的数据集最初不是为评估多模式生成模型的设计。本文解决了这两个问题。首先，我们提出了一个用于系统多模式VAE训练和比较的工具包。其次，我们提出了一个合成的双峰数据集，旨在全面评估联合发电和交叉生成能力。我们通过比较最新模型来证明数据集的实用性。