我们提出了神经空间填充曲线（SFC），这是一种数据驱动的方法，用于推断一组图像的基于上下文的扫描顺序。像素的线性排序构成了许多应用程序的基础，例如用于图像的生成建模中的视频扰动，压缩和自动回归模型。现有的算法诉诸固定扫描算法，例如栅格扫描或希尔伯特扫描。取而代之的是，我们的工作使用基于图的神经网络从图像数据集中学习了像素的空间连贯的线性顺序。当图像与扫描线顺序一起遍历时，对所得神经SFC进行了优化，适用于适合下游任务的物镜。我们展示了在下游应用中使用神经SFC（例如图像压缩）的优势。代码和其他结果将在https://hywang66.github.io/publication/neuralsfc上提供。

组合优化是运营研究和计算机科学领域的一个公认领域。直到最近，它的方法一直集中在孤立地解决问题实例，而忽略了它们通常源于实践中的相关数据分布。但是，近年来，人们对使用机器学习，尤其是图形神经网络（GNN）的兴趣激增，作为组合任务的关键构件，直接作为求解器或通过增强确切的求解器。GNN的电感偏差有效地编码了组合和关系输入，因为它们对排列和对输入稀疏性的意识的不变性。本文介绍了对这个新兴领域的最新主要进步的概念回顾，旨在优化和机器学习研究人员。

即使机器学习算法已经在数据科学中发挥了重要作用，但许多当前方法对输入数据提出了不现实的假设。由于不兼容的数据格式，或数据集中的异质，分层或完全缺少的数据片段，因此很难应用此类方法。作为解决方案，我们提出了一个用于样本表示，模型定义和培训的多功能，统一的框架，称为“ Hmill”。我们深入审查框架构建和扩展的机器学习的多个范围范式。从理论上讲，为HMILL的关键组件的设计合理，我们将通用近似定理的扩展显示到框架中实现的模型所实现的所有功能的集合。本文还包含有关我们实施中技术和绩效改进的详细讨论，该讨论将在MIT许可下发布供下载。该框架的主要资产是其灵活性，它可以通过相同的工具对不同的现实世界数据源进行建模。除了单独观察到每个对象的一组属性的标准设置外，我们解释了如何在框架中实现表示整个对象系统的图表中的消息推断。为了支持我们的主张，我们使用框架解决了网络安全域的三个不同问题。第一种用例涉及来自原始网络观察结果的IoT设备识别。在第二个问题中，我们研究了如何使用以有向图表示的操作系统的快照可以对恶意二进制文件进行分类。最后提供的示例是通过网络中实体之间建模域黑名单扩展的任务。在所有三个问题中，基于建议的框架的解决方案可实现与专业方法相当的性能。

图表表示学习是一种快速增长的领域，其中一个主要目标是在低维空间中产生有意义的图形表示。已经成功地应用了学习的嵌入式来执行各种预测任务，例如链路预测，节点分类，群集和可视化。图表社区的集体努力提供了数百种方法，但在所有评估指标下没有单一方法擅长，例如预测准确性，运行时间，可扩展性等。该调查旨在通过考虑算法来评估嵌入方法的所有主要类别的图表变体，参数选择，可伸缩性，硬件和软件平台，下游ML任务和多样化数据集。我们使用包含手动特征工程，矩阵分解，浅神经网络和深图卷积网络的分类法组织了图形嵌入技术。我们使用广泛使用的基准图表评估了节点分类，链路预测，群集和可视化任务的这些类别算法。我们在Pytorch几何和DGL库上设计了我们的实验，并在不同的多核CPU和GPU平台上运行实验。我们严格地审查了各种性能指标下嵌入方法的性能，并总结了结果。因此，本文可以作为比较指南，以帮助用户选择最适合其任务的方法。

Steiner树问题（STP）在图中旨在在连接给定的顶点集的图表中找到一个最小权重的树。它是一种经典的NP - 硬组合优化问题，具有许多现实世界应用（例如，VLSI芯片设计，运输网络规划和无线传感器网络）。为STP开发了许多精确和近似算法，但它们分别遭受高计算复杂性和弱案例解决方案保证。还开发了启发式算法。但是，它们中的每一个都需要应用域知识来设计，并且仅适用于特定方案。最近报道的观察结果，同一NP-COLLECLIAL问题的情况可能保持相同或相似的组合结构，但主要在其数据中不同，我们调查将机器学习技术应用于STP的可行性和益处。为此，我们基于新型图形神经网络和深增强学习设计了一种新型模型瓦坎。 Vulcan的核心是一种新颖的紧凑型图形嵌入，将高瞻度图形结构数据（即路径改变信息）转换为低维矢量表示。鉴于STP实例，Vulcan使用此嵌入来对其路径相关的信息进行编码，并基于双层Q网络（DDQN）将编码的图形发送到深度加强学习组件，以找到解决方案。除了STP之外，Vulcan还可以通过将解决方案（例如，SAT，MVC和X3C）来减少到STP来找到解决方案。我们使用现实世界和合成数据集进行广泛的实验，展示了vulcan的原型，并展示了它的功效和效率。

在过去的几年中，已经开发了图形绘图技术，目的是生成美学上令人愉悦的节点链接布局。最近，利用可区分损失功能的使用已为大量使用梯度下降和相关优化算法铺平了道路。在本文中，我们提出了一个用于开发图神经抽屉（GND）的新框架，即依靠神经计算来构建有效且复杂的图的机器。 GND是图形神经网络（GNN），其学习过程可以由任何提供的损失函数（例如图形图中通常使用的损失函数）驱动。此外，我们证明，该机制可以由通过前馈神经网络计算的损失函数来指导，并根据表达美容特性的监督提示，例如交叉边缘的最小化。在这种情况下，我们表明GNN可以通过位置功能很好地丰富与未标记的顶点处理。我们通过为边缘交叉构建损失函数来提供概念验证，并在提议的框架下工作的不同GNN模型之间提供定量和定性的比较。

尽管深度强化学习（RL）最近取得了许多成功，但其方法仍然效率低下，这使得在数据方面解决了昂贵的许多问题。我们的目标是通过利用未标记的数据中的丰富监督信号来进行学习状态表示，以解决这一问题。本文介绍了三种不同的表示算法，可以访问传统RL算法使用的数据源的不同子集使用：（i）GRICA受到独立组件分析（ICA）的启发，并训练深层神经网络以输出统计独立的独立特征。输入。 Grica通过最大程度地减少每个功能与其他功能之间的相互信息来做到这一点。此外，格里卡仅需要未分类的环境状态。 （ii）潜在表示预测（LARP）还需要更多的上下文：除了要求状态作为输入外，它还需要先前的状态和连接它们的动作。该方法通过预测当前状态和行动的环境的下一个状态来学习状态表示。预测器与图形搜索算法一起使用。 （iii）重新培训通过训练深层神经网络来学习国家表示，以学习奖励功能的平滑版本。该表示形式用于预处理输入到深度RL，而奖励预测指标用于奖励成型。此方法仅需要环境中的状态奖励对学习表示表示。我们发现，每种方法都有其优势和缺点，并从我们的实验中得出结论，包括无监督的代表性学习在RL解决问题的管道中可以加快学习的速度。

图表神经网络（GNNS）最近在人工智能（AI）领域的普及，这是由于它们作为输入数据相对非结构化数据类型的独特能力。尽管GNN架构的一些元素在概念上类似于传统神经网络（以及神经网络变体）的操作中，但是其他元件代表了传统深度学习技术的偏离。本教程通过整理和呈现有关GNN最常见和性能变种的动机，概念，数学和应用的细节，将GNN的权力和新颖性暴露给AI从业者。重要的是，我们简明扼要地向实际示例提出了本教程，从而为GNN的主题提供了实用和可访问的教程。

虽然昼夜投影（ERP）是存储全向图像（也称为360度图像）的方便形式，但它既不是等区别也不是共形的，因此与随后的视觉通信不友好。在图像压缩的背景下，ERP将过度采样和变形和靠近杆子的东西，使得感知上最佳的比特分配难以实现。在传统的360度图像压缩中，引入了诸如区域明智的包装和平铺表示的技术以减轻过采样问题，实现有限的成功。在本文中，我们首次尝试学习用于全向图像压缩的深度神经网络之一。我们首先描述参数伪压花表示作为常见的伪变性地图突起的概括。提出了一种计算上易贪婪的方法，以确定关于速率失真性能的新型代理目标的假阴压表示的（子） - 优化配置。然后，我们提出了假阴压卷曲的360度图像压缩。在参数表示的合理约束下，可以通过标准卷积与所谓的假阴压填充有效地实现假阴压卷积。为了展示我们想法的可行性，我们实现了一个端到端的360度图像压缩系统，由学习的假阴短表示，分析变换，非均匀量化器，合成变换和熵模型组成。实验结果为19,790美元$ 9,790 $全向图像表明，我们的方法始终如一的比竞争方法达到更好的速率失真性能。此外，对于所有比特率的所有图像，我们的方法的视觉质量显着提高。

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.

Pre-publication draft of a book to be published byMorgan & Claypool publishers. Unedited version released with permission. All relevant copyrights held by the author and publisher extend to this pre-publication draft.

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。

近年来，在平衡（超级）图分配算法的设计和评估中取得了重大进展。我们调查了过去十年的实用算法的趋势，用于平衡（超级）图形分区以及未来的研究方向。我们的工作是对先前有关该主题的调查的更新。特别是，该调查还通过涵盖了超图形分区和流算法来扩展先前的调查，并额外关注并行算法。

In a traditional convolutional layer, the learned filters stay fixed after training. In contrast, we introduce a new framework, the Dynamic Filter Network, where filters are generated dynamically conditioned on an input. We show that this architecture is a powerful one, with increased flexibility thanks to its adaptive nature, yet without an excessive increase in the number of model parameters. A wide variety of filtering operations can be learned this way, including local spatial transformations, but also others like selective (de)blurring or adaptive feature extraction. Moreover, multiple such layers can be combined, e.g. in a recurrent architecture. We demonstrate the effectiveness of the dynamic filter network on the tasks of video and stereo prediction, and reach state-of-the-art performance on the moving MNIST dataset with a much smaller model. By visualizing the learned filters, we illustrate that the network has picked up flow information by only looking at unlabelled training data. This suggests that the network can be used to pretrain networks for various supervised tasks in an unsupervised way, like optical flow and depth estimation. * X. Jia and B. De Brabandere contributed equally to this work and listed in alphabetical order.

Aspect ratio and spatial layout are two of the principal factors influencing the aesthetic value of a photograph. However, incorporating these into the traditional convolutionbased frameworks for the task of image aesthetics assessment is problematic. The aspect ratio of the photographs gets distorted while they are resized/cropped to a fixed dimension to facilitate training batch sampling. On the other hand, the convolutional filters process information locally and are limited in their ability to model the global spatial layout of a photograph. In this work, we present a two-stage framework based on graph neural networks and address both these problems jointly. First, we propose a feature-graph representation in which the input image is modelled as a graph, maintaining its original aspect ratio and resolution. Second, we propose a graph neural network architecture that takes this feature-graph and captures the semantic relationship between different regions of the input image using visual attention. Our experiments show that the proposed framework advances the state-of-the-art results in aesthetic score regression on the Aesthetic Visual Analysis (AVA) benchmark. Our code is publicly available for comparisons and further explorations. 1

我描述了使用规定规则作为替代物的训练流模型的技巧，以最大程度地发出可能性。此技巧的实用性限制在非条件模型中，但是该方法的扩展应用于数据和条件信息的最大可能性分布的最大可能性，可用于训练复杂的\ textit \ textit {条件{条件}流模型。与以前的方法不同，此方法非常简单：它不需要明确了解条件分布，辅助网络或其他特定体系结构，或者不需要超出最大可能性的其他损失项，并且可以保留潜在空间和数据空间之间的对应关系。所得模型具有非条件流模型的所有属性，对意外输入具有鲁棒性，并且可以预测在给定输入上的解决方案的分布。它们具有预测代表性的保证，并且是解决高度不确定问题的自然和强大方法。我在易于可视化的玩具问题上演示了这些属性，然后使用该方法成功生成类条件图像并通过超分辨率重建高度退化的图像。

我们为视频建模提供了一个框架，该框架基于deo的扩散概率模型，该模型在各种现实的环境中产生长期视频完成。我们介绍了一个生成模型，该模型可以在测试时间样本中任何任意子集的视频帧的任何任意子集，该视频框架以其他任何子集为条件，并为此提供了适合此目的的体系结构。这样做可以使我们有效地比较和优化各种时间表，以对长视频中的帧进行采样，并在先前采样的帧上使用选择性稀疏和长距离调节。我们证明了对许多数据集的先前工作的改进的视频建模，并在25分钟内进行了临时连贯的视频。我们还根据Carla自动驾驶汽车模拟器中生成的视频发布了一个新的视频建模数据集和语义上有意义的指标。

Deep learning has revolutionized many machine learning tasks in recent years, ranging from image classification and video processing to speech recognition and natural language understanding. The data in these tasks are typically represented in the Euclidean space. However, there is an increasing number of applications where data are generated from non-Euclidean domains and are represented as graphs with complex relationships and interdependency between objects. The complexity of graph data has imposed significant challenges on existing machine learning algorithms. Recently, many studies on extending deep learning approaches for graph data have emerged. In this survey, we provide a comprehensive overview of graph neural networks (GNNs) in data mining and machine learning fields. We propose a new taxonomy to divide the state-of-the-art graph neural networks into four categories, namely recurrent graph neural networks, convolutional graph neural networks, graph autoencoders, and spatial-temporal graph neural networks. We further discuss the applications of graph neural networks across various domains and summarize the open source codes, benchmark data sets, and model evaluation of graph neural networks. Finally, we propose potential research directions in this rapidly growing field.

Continual Learning (CL) is a field dedicated to devise algorithms able to achieve lifelong learning. Overcoming the knowledge disruption of previously acquired concepts, a drawback affecting deep learning models and that goes by the name of catastrophic forgetting, is a hard challenge. Currently, deep learning methods can attain impressive results when the data modeled does not undergo a considerable distributional shift in subsequent learning sessions, but whenever we expose such systems to this incremental setting, performance drop very quickly. Overcoming this limitation is fundamental as it would allow us to build truly intelligent systems showing stability and plasticity. Secondly, it would allow us to overcome the onerous limitation of retraining these architectures from scratch with the new updated data. In this thesis, we tackle the problem from multiple directions. In a first study, we show that in rehearsal-based techniques (systems that use memory buffer), the quantity of data stored in the rehearsal buffer is a more important factor over the quality of the data. Secondly, we propose one of the early works of incremental learning on ViTs architectures, comparing functional, weight and attention regularization approaches and propose effective novel a novel asymmetric loss. At the end we conclude with a study on pretraining and how it affects the performance in Continual Learning, raising some questions about the effective progression of the field. We then conclude with some future directions and closing remarks.

已经在图形图上进行了大量研究，但是许多现有方法仅着重于优化图形布局的特定美学方面。给定图形，生成满足某些人类美学偏好的良好布局仍然是一项具有挑战性的任务，尤其是如果无法将这种偏好表示为可区分的目标函数。在本文中，我们提出了一个基于学生教师GAN的图形绘图框架SmartGD，该框架学会了绘制图形，就像人类学习执行任务一样。 SmartGD中的学生网络通过模仿良好的布局示例来学习图形，而SmartGD的教师网络负责提供有关生成布局优点的评分。当缺乏具体的审美标准来指定构成良好布局的内容时，学生网络可以从良好的布局示例中学习。另一方面，如果可以通过定量标准评估布局的好处（即使不是可区分的），学生网络可以将其用作优化目标美学的具体目标。为了实现目标，我们提出了一种新颖的gan变体，自挑战的gan，以了解有关任何审美标准的最佳布局分布，无论标准是否可区分。所提出的图形绘图框架不仅可以以与良好的布局示例相似的样式绘制图形，而且还可以根据任何给定的美学标准优化图形布局。一旦训练了模型，就可以根据示例布局的样式或所选美学标准可视化任意图。全面的实验研究表明，根据普通商定的指标，SMARTGD优于12种基准方法。