极端分类（XC）试图用最大的标签集中标记标签的子集标记数据点。通过使用稀疏，手工制作的功能的XC方法优越，用密集，学习的数据来进行深度XC，以数据点和标签的形式吸引了很多关注。负挖掘技术已成为所有深XC方法的关键组成部分，使它们可以扩展到数百万个标签。然而，尽管最近进步，但培训具有大型编码器体系结构（例如变形金刚）的深入XC模型仍然具有挑战性。本文确定，流行负面挖掘技术的内存通常迫使小型批量尺寸保持小且缓慢的训练。作为回应，本文介绍了Ngame，这是一种轻巧的迷你批次创建技术，可证明可证明准确的内部负面样品。这使得与现有负面采样技术相比，具有更大的迷你批次培训，提供更快的收敛性和更高的精度。发现Ngame的准确性比各种基准数据集的最先进方法要高16％，以进行极端分类，并且在回答搜索引擎查询以响应用户网页时检索搜索引擎查询更准确3％显示个性化广告。在流行搜索引擎的实时A/B测试中，Ngame在点击率率中的收益最高可达23％。

可扩展性和准确性在深度极端多标签学习中得到了很好的认可挑战，其中目标是培训架构，以便自动注释具有来自极大的标签集的最相关标签子集的数据点。本文通过将深度极端多标签任务分解为四个更简单的子任务，开发了解决这些挑战的DeepXML框架，每个挑战可以准确且有效地培训。为四个子任务选择不同的组件允许DeepXML生成一个算法系列，在准确性和可扩展性之间产生不同的权衡。特别是，DeepXML产生了ASTEC算法，可以比公开可用的短文本数据集上的领先深度极端分类器更准确，5-30倍更快地进行5-30倍。 ASTEC还可以有效地在Bing短文本数据集上培训，该数据集包含多达6200万个标签，同时在商品硬件上进行数十亿用户和数据点的预测。这允许ASTEC部署在Bing搜索引擎上，以获取许多短文本应用程序，范围从匹配用户查询到广告商出价短语，以显示个性化广告，其中它在点击率，覆盖范围，收入和其他在线指标中产生了显着的收益目前在生产中的最先进技术。 Deepxml的代码可在https://github.com/extreme-classification/deepxml上获得

将用户搜索查询与广告商实时竞标相关的关键字匹配是赞助搜索中的一个至关重要问题。在文献中，已经探索了两种广泛的方法来解决此问题：（i）在共享空间中学习查询和出价关键字的密集检索（DR），以及（ii）自然语言生成（NLG） - 学会直接生成给定查询的投标关键字。在这项工作中，我们首先对这两种方法进行了实证研究，并表明它们提供了添加剂的补充优势。特别是，从NLG检索到的很大一部分的关键字尚未由DR和反之亦然。然后，我们证明有可能将这两种方法的优势有效地结合在一个模型中。具体而言，我们提出了心脏：一种新型的多任务融合框架，在该框架中，我们共同优化共享编码器以同时执行DR和非自动性NLG。通过对30多个跨越20多种语言的搜索查询进行的广泛实验，我们表明，与使用相同的GPU计算的基线方法相比，心脏检索高质量的出价关键字40.3％。我们还证明，在单个心脏模型上推断与在两种不同的DR和NLG基线模型上推断为2倍计算一样好。此外，我们表明，接受心脏目标训练的DR模型要比接受标准对比度损失功能的训练的模型要好得多。最后，我们表明我们的心目标可以用于除赞助搜索并实现显着绩效提高以外的短文本检索任务。

NDCG是标准化的折扣累积增益，是信息检索和机器学习中广泛使用的排名指标。但是，仍然缺乏最大化NDCG的有效且可证明的随机方法，尤其是对于深层模型。在本文中，我们提出了一种优化NDCG及其最高$ K $变体的原则方法。首先，我们制定了一个新颖的组成优化问题，以优化NDCG替代物，以及一个新型的双层构图优化问题，用于优化顶部$ K $ NDCG代理。然后，我们开发有效的随机算法，并为非凸目标提供可证明的收敛保证。与现有的NDCG优化方法不同，我们的算法量表的均量复杂性与迷你批量大小，而不是总项目的数量。为了提高深度学习的有效性，我们通过使用初始热身和停止梯度操作员进一步提出实用策略。多个数据集的实验结果表明，我们的方法在NDCG方面优于先前的排名方法。据我们所知，这是首次提出随机算法以优化具有可证明的收敛保证的NDCG。我们提出的方法在https://libauc.org/的libauc库中实现。

我们提出了一种以最小计算成本提高广泛检索模型的性能的框架。它利用由基本密度检索方法提取的预先提取的文档表示，并且涉及训练模型以共同评分每个查询的一组检索到的候选文档，同时在其他候选的上下文中暂时转换每个文档的表示。以及查询本身。当基于其与查询的相似性进行评分文档表示时，该模型因此意识到其“对等”文档的表示。我们表明，我们的方法导致基本方法的检索性能以及彼此隔离的评分候选文档进行了大量改善，如在一对培训环境中。至关重要的是，与基于伯特式编码器的术语交互重型器不同，它在运行时在任何第一阶段方法的顶部引发可忽略不计的计算开销，允许它与任何最先进的密集检索方法容易地结合。最后，同时考虑给定查询的一组候选文档，可以在检索中进行额外的有价值的功能，例如评分校准和减轻排名中的社会偏差。

极端多标签文本分类（XMC）问题问题是从大型标签集查找输入文本实例的大多数相关标签。但是，XMC设置面临两个挑战：（1）不允许在动态环境中预测看不见的标签，（2）它需要大量监督（实例，标签）对，这可能难以获得新兴域名。最近，已经研究了广义零拍XMC（GZ-XMC）设置，并相应地提出了Zestxml以处理未经调整的标签，这仍需要大量注释（实例，标签）对。在本文中，我们考虑了一个更实际的场景，称为极端零拍摄XMC（EZ-XMC），其中不需要监督，并且只能访问实例的原始文本和标签。少量XMC（FS-XMC），还调查了具有有限监督的EZ-XMC的扩展。要学习实例的语义嵌入和标签与原始文本，我们建议预先列车基于变压器的编码器，具有自我监督的对比损失。具体而言，我们开发了一种预训练方法MACLR，它彻底利用了使用多尺度自适应聚类，标签正则化和具有伪正对的自我训练的技术的原始文本。四个公共EZ-XMC数据集的实验结果表明，与所有其他领先的基线方法相比，MaclR达到了卓越的性能，特别是平均精度和召回的预测约为5-10％。此外，我们还表明，当在训练中存在有限数量的地面真相阳性对时，我们的预训练编码器可以进一步提高FS-XMC。通过在这样的几滴子集中进行微调，Maclr仍然显着优于其他极端分类器。

We address the problem of distance metric learning (DML), defined as learning a distance consistent with a notion of semantic similarity. Traditionally, for this problem supervision is expressed in the form of sets of points that follow an ordinal relationship -an anchor point x is similar to a set of positive points Y , and dissimilar to a set of negative points Z, and a loss defined over these distances is minimized. While the specifics of the optimization differ, in this work we collectively call this type of supervision Triplets and all methods that follow this pattern Triplet-Based methods. These methods are challenging to optimize. A main issue is the need for finding informative triplets, which is usually achieved by a variety of tricks such as increasing the batch size, hard or semi-hard triplet mining, etc. Even with these tricks, the convergence rate of such methods is slow. In this paper we propose to optimize the triplet loss on a different space of triplets, consisting of an anchor data point and similar and dissimilar proxy points which are learned as well. These proxies approximate the original data points, so that a triplet loss over the proxies is a tight upper bound of the original loss. This proxy-based loss is empirically better behaved. As a result, the proxy-loss improves on state-of-art results for three standard zero-shot learning datasets, by up to 15% points, while converging three times as fast as other triplet-based losses.

内核生存分析模型借助内核函数估计了个体生存分布，该分布衡量了任意两个数据点之间的相似性。可以使用深内核存活模型来学习这种内核函数。在本文中，我们提出了一种名为“生存内核”的新的深内核生存模型，该模型以模型解释和理论分析的方式将大型数据集扩展到大型数据集。具体而言，根据最近开发的训练集压缩方案，用于分类和回归，将培训数据分为簇，称为内核网，我们将其扩展到生存分析设置。在测试时间，每个数据点表示为这些簇的加权组合，每个数据点可以可视化。对于生存核的特殊情况，我们在预测的生存分布上建立了有限样本误差，该误差是最佳的，该误差是最佳的。尽管使用上述内核网络压缩策略可以实现测试时间的可伸缩性，但训练过程中的可伸缩性是通过基于XGBoost（例如Xgboost）的暖启动程序和加速神经建筑搜索的启发式方法来实现的。在三个不同大小的标准生存分析数据集（大约300万个数据点）上，我们表明生存核具有很高的竞争力，并且在一致性指数方面经过测试的最佳基线。我们的代码可在以下网址找到：https：//github.com/georgehc/survival-kernets

人类每天产生的exabytes数据，导致越来越需要对大数据带来的多标签学习的大挑战的新努力。例如，极端多标签分类是一个有效且快速增长的研究区域，可以处理具有极大数量的类或标签的分类任务;利用具有有限监督的大规模数据构建一个多标签分类模型对实际应用变得有价值。除此之外，如何收获深度学习的强大学习能力，有巨大努力，以更好地捕获多标签的标签依赖性学习，这是深入学习解决现实世界分类任务的关键。然而，有人指出，缺乏缺乏系统性研究，明确关注分析大数据时代的多标签学习的新兴趋势和新挑战。呼吁综合调查旨在满足这项任务和描绘未来的研究方向和新应用。

This study investigates clustered federated learning (FL), one of the formulations of FL with non-i.i.d. data, where the devices are partitioned into clusters and each cluster optimally fits its data with a localized model. We propose a novel clustered FL framework, which applies a nonconvex penalty to pairwise differences of parameters. This framework can automatically identify clusters without a priori knowledge of the number of clusters and the set of devices in each cluster. To implement the proposed framework, we develop a novel clustered FL method called FPFC. Advancing from the standard ADMM, our method is implemented in parallel, updates only a subset of devices at each communication round, and allows each participating device to perform a variable amount of work. This greatly reduces the communication cost while simultaneously preserving privacy, making it practical for FL. We also propose a new warmup strategy for hyperparameter tuning under FL settings and consider the asynchronous variant of FPFC (asyncFPFC). Theoretically, we provide convergence guarantees of FPFC for general nonconvex losses and establish the statistical convergence rate under a linear model with squared loss. Our extensive experiments demonstrate the advantages of FPFC over existing methods.

Jain等人引入的倾向模型。2016年已成为处理极端多标签分类（XMLC）中缺失和长尾标签的标准方法。在本文中，我们对这种方法进行批判性修订，表明尽管具有理论性，但其在当代XMLC作品中的应用仍是有争议的。我们详尽地讨论了基于倾向的方法的缺陷，并提出了几种食谱，其中一些与搜索引擎和推荐系统中使用的解决方案有关，我们认为这构成了XMLC中遵循的有希望的替代方案。

深度神经网络（DNN）的计算要求增加导致获得稀疏，且准确的DNN模型的兴趣。最近的工作已经调查了稀疏训练的更加困难的情况，其中DNN重量尽可能稀少，以减少训练期间的计算成本。现有的稀疏训练方法通常是经验的，并且可以具有相对于致密基线的准确性较低。在本文中，我们介绍了一种称为交替压缩/解压缩（AC / DC）训练DNN的一般方法，证明了算法变体的收敛，并表明AC / DC在类似的计算预算中准确地表现出现有的稀疏训练方法;在高稀疏水平下，AC / DC甚至优于现有的现有方法，依赖于准确的预训练密集模型。 AC / DC的一个重要属性是它允许联合培训密集和稀疏的型号，在训练过程结束时产生精确的稀疏密集模型对。这在实践中是有用的，其中压缩变体可能是为了在资源受限的设置中进行部署而不重新执行整个训练流，并且还为我们提供了深入和压缩模型之间的精度差距的见解。代码可在：https://github.com/ist-daslab/acdc。

Deep embeddings answer one simple question: How similar are two images? Learning these embeddings is the bedrock of verification, zero-shot learning, and visual search. The most prominent approaches optimize a deep convolutional network with a suitable loss function, such as contrastive loss or triplet loss. While a rich line of work focuses solely on the loss functions, we show in this paper that selecting training examples plays an equally important role. We propose distance weighted sampling, which selects more informative and stable examples than traditional approaches. In addition, we show that a simple margin based loss is sufficient to outperform all other loss functions. We evaluate our approach on the Stanford Online Products, CAR196, and the CUB200-2011 datasets for image retrieval and clustering, and on the LFW dataset for face verification. Our method achieves state-of-the-art performance on all of them.

Spectral risk objectives - also called $L$-risks - allow for learning systems to interpolate between optimizing average-case performance (as in empirical risk minimization) and worst-case performance on a task. We develop stochastic algorithms to optimize these quantities by characterizing their subdifferential and addressing challenges such as biasedness of subgradient estimates and non-smoothness of the objective. We show theoretically and experimentally that out-of-the-box approaches such as stochastic subgradient and dual averaging are hindered by bias and that our approach outperforms them.

近期在应用于培训深度神经网络和数据分析中的其他优化问题中的非凸优化的优化算法的兴趣增加，我们概述了最近对非凸优化优化算法的全球性能保证的理论结果。我们从古典参数开始，显示一般非凸面问题无法在合理的时间内有效地解决。然后，我们提供了一个问题列表，可以通过利用问题的结构来有效地找到全球最小化器，因为可能的问题。处理非凸性的另一种方法是放宽目标，从找到全局最小，以找到静止点或局部最小值。对于该设置，我们首先为确定性一阶方法的收敛速率提出了已知结果，然后是最佳随机和随机梯度方案的一般理论分析，以及随机第一阶方法的概述。之后，我们讨论了非常一般的非凸面问题，例如最小化$ \ alpha $ -weakly-are-convex功能和满足Polyak-lojasiewicz条件的功能，这仍然允许获得一阶的理论融合保证方法。然后，我们考虑更高阶和零序/衍生物的方法及其收敛速率，以获得非凸优化问题。

In data containing heterogeneous subpopulations, classification performance benefits from incorporating the knowledge of cluster structure in the classifier. Previous methods for such combined clustering and classification either 1) are classifier-specific and not generic, or 2) independently perform clustering and classifier training, which may not form clusters that can potentially benefit classifier performance. The question of how to perform clustering to improve the performance of classifiers trained on the clusters has received scant attention in previous literature, despite its importance in several real-world applications. In this paper, first, we theoretically analyze the generalization performance of classifiers trained on clustered data and find conditions under which clustering can potentially aid classification. This motivates the design of a simple k-means-based classification algorithm called Clustering Aware Classification (CAC) and its neural variant {DeepCAC}. DeepCAC effectively leverages deep representation learning to learn latent embeddings and finds clusters in a manner that make the clustered data suitable for training classifiers for each underlying subpopulation. Our experiments on synthetic and real benchmark datasets demonstrate the efficacy of DeepCAC over previous methods for combined clustering and classification.

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。

我们展示了一个联合学习框架，旨在强大地提供具有异构数据的各个客户端的良好预测性能。所提出的方法对基于SuperQualile的学习目标铰接，捕获异构客户端的误差分布的尾统计。我们提出了一种随机训练算法，其与联合平均步骤交织差异私人客户重新重量步骤。该提出的算法支持有限时间收敛保证，保证覆盖凸和非凸面设置。关于联邦学习的基准数据集的实验结果表明，我们的方法在平均误差方面与古典误差竞争，并且在误差的尾统计方面优于它们。

Network data are ubiquitous in modern machine learning, with tasks of interest including node classification, node clustering and link prediction. A frequent approach begins by learning an Euclidean embedding of the network, to which algorithms developed for vector-valued data are applied. For large networks, embeddings are learned using stochastic gradient methods where the sub-sampling scheme can be freely chosen. Despite the strong empirical performance of such methods, they are not well understood theoretically. Our work encapsulates representation methods using a subsampling approach, such as node2vec, into a single unifying framework. We prove, under the assumption that the graph is exchangeable, that the distribution of the learned embedding vectors asymptotically decouples. Moreover, we characterize the asymptotic distribution and provided rates of convergence, in terms of the latent parameters, which includes the choice of loss function and the embedding dimension. This provides a theoretical foundation to understand what the embedding vectors represent and how well these methods perform on downstream tasks. Notably, we observe that typically used loss functions may lead to shortcomings, such as a lack of Fisher consistency.

从机器学习模型中删除指定的培训数据子集的影响可能需要解决隐私，公平和数据质量等问题。删除子集后剩余数据从头开始对模型进行重新审查是有效但通常是不可行的，因为其计算费用。因此，在过去的几年中，已经看到了几种有效拆除的新方法，形成了“机器学习”领域，但是，到目前为止，出版的文献的许多方面都是不同的，缺乏共识。在本文中，我们总结并比较了七个最先进的机器学习算法，合并对现场中使用的核心概念的定义，调和不同的方法来评估算法，并讨论与在实践中应用机器相关的问题。