视觉分析可以说是熟悉数据的最重要步骤。时间序列尤其如此，因为此数据类型很难描述，并且在使用例如摘要统计信息时无法完全理解。要实现有效的时间序列可视化，必须满足四个要求；工具应为（1）交互式，（2）可扩展到数百万个数据点，（3）在常规数据科学环境中可集成，以及（4）高度可配置。我们观察到，开源Python可视化工具包在大多数视觉分析任务中赋予了数据科学家的能力，但是缺乏可扩展性和交互性的组合来实现有效的时间序列可视化。为了促进这些要求，我们创建了Plotly-Resampler，这是一个开源Python库。 Plotly-resampler是Plotly的Python绑定的附加组件，通过汇总基础数据，根据当前的图形视图来增强线图可伸缩性。绘制构建的绘制是活跃的，因为工具的反应性在定性上影响分析师在视觉探索和分析数据的方式。基准任务强调了我们的工具包在样本数和时间序列方面如何比替代方案更好。此外，Plotly-Resmpler的灵活数据聚合功能为研究新型聚合技术铺平了道路。 Plotly-Resampler的集成性以及其可配置性，便利性和高可扩展性，可以有效地分析您日常的Python环境中的高频数据。

时间序列加工和特征提取是传统机器学习管道中的关键和时间密集步骤。现有软件包的实际适用性受到限制，因为它们无法应对不规则采样和异步数据。因此，我们呈现$ \ texttt {tsflex} $，用于处理和特征提取的域无关，灵活和序列的第一个Python工具包，其能够处理具有未对准测量的不规则采样的序列。此工具包是首先序列，因为（1）基于序列的参数，用于STRIVELD-WONETS功能提取，并且（2）通过所有支持的操作维护序列索引。 $ \ texttt {tsflex} $ fasel fasel fasel，因为它本地支持（1）多变量时间序列，（2）多个窗口级别配置，（3）与其他包的处理和功能功能集成，而（4）没有假设关于数据采样率规律性和同步。来自此包的其他功能是多处理，深入执行时间记录，支持基于分类和时间的数据，块序列和嵌入式序列化。 $ \ TextTT {TSFlex} $是开发的，以实现快速和内存高效的时间序列处理和特征提取。结果表明，$ \ texttt {tsflex} $比类似的包更灵活，同时在运行时和内存使用情况下表现出这些工具包。

我们认为，利用公共，跨平台，语言 - 不可止结的包管理器和jupyter紧密地耦合广泛使用的机器人操作系统，这是有益的，这是一种提供科学计算的基于网络的互动计算环境。我们为公务员提供新的ROS套餐，可以轻松地安装ROS沿着数据科学和机器学习套件。多个ROS版本（目前ROS1 Melodic和Neatic以及ROS2 Foxy和Galactic）可以同时在一台机器上运行，具有适用于Linux，Windows和OSX的预编译二进制文件，以及ARM架构（例如Raspberry PI和新的苹果硅）。要处理ROS生态系统的大尺寸，我们通过重写C ++的关键零件来显着提高公共求解器和构建系统的速度。我们进一步为ROS提供了一系列jupyterlab扩展，包括用于实时绘图，调试和机器人控制的插件，以及与ZETHU的紧密集成，RVIZ如可视化工具。罗布斯特克在一起结合了最好的数据科学和机器人世界，帮助研究人员和开发人员为学术和工业项目建立定制解决方案。

无论是在功能选择的领域还是可解释的AI领域，都有基于其重要性的“排名”功能的愿望。然后可以将这种功能重要的排名用于：（1）减少数据集大小或（2）解释机器学习模型。但是，在文献中，这种特征排名没有以系统的，一致的方式评估。许多论文都有不同的方式来争论哪些具有重要性排名最佳的特征。本文通过提出一种新的评估方法来填补这一空白。通过使用合成数据集，可以事先知道特征重要性得分，从而可以进行更系统的评估。为了促进使用新方法的大规模实验，在Python建造了一个名为FSEVAL的基准测定框架。该框架允许并行运行实验，并在HPC系统上的计算机上分布。通过与名为“权重和偏见”的在线平台集成，可以在实时仪表板上进行交互探索图表。该软件作为开源软件发布，并在PYPI平台上以包裹发行。该研究结束时，探索了一个这样的大规模实验，以在许多方面找到参与算法的优势和劣势。

使用计算笔记本（例如，Jupyter Notebook），数据科学家根据他们的先前经验和外部知识（如在线示例）合理化他们的探索性数据分析（EDA）。对于缺乏关于数据集或问题的具体了解的新手或数据科学家，有效地获得和理解外部信息对于执行EDA至关重要。本文介绍了eDassistant，一个jupyterlab扩展，支持EDA的原位搜索示例笔记本电脑和有用的API的推荐，由搜索结果的新颖交互式可视化供电。代码搜索和推荐是由最先进的机器学习模型启用的，培训在线收集的EDA笔记本电脑的大型语料库。进行用户学习，以调查埃迪卡斯特和数据科学家的当前实践（即，使用外部搜索引擎）。结果证明了埃迪斯坦特的有效性和有用性，与会者赞赏其对EDA的顺利和环境支持。我们还报告了有关代码推荐工具的几种设计意义。

The number of scientific publications continues to rise exponentially, especially in Computer Science (CS). However, current solutions to analyze those publications restrict access behind a paywall, offer no features for visual analysis, limit access to their data, only focus on niches or sub-fields, and/or are not flexible and modular enough to be transferred to other datasets. In this thesis, we conduct a scientometric analysis to uncover the implicit patterns hidden in CS metadata and to determine the state of CS research. Specifically, we investigate trends of the quantity, impact, and topics for authors, venues, document types (conferences vs. journals), and fields of study (compared to, e.g., medicine). To achieve this we introduce the CS-Insights system, an interactive web application to analyze CS publications with various dashboards, filters, and visualizations. The data underlying this system is the DBLP Discovery Dataset (D3), which contains metadata from 5 million CS publications. Both D3 and CS-Insights are open-access, and CS-Insights can be easily adapted to other datasets in the future. The most interesting findings of our scientometric analysis include that i) there has been a stark increase in publications, authors, and venues in the last two decades, ii) many authors only recently joined the field, iii) the most cited authors and venues focus on computer vision and pattern recognition, while the most productive prefer engineering-related topics, iv) the preference of researchers to publish in conferences over journals dwindles, v) on average, journal articles receive twice as many citations compared to conference papers, but the contrast is much smaller for the most cited conferences and journals, and vi) journals also get more citations in all other investigated fields of study, while only CS and engineering publish more in conferences than journals.

机器学习研究取决于客观解释，可比和可重复的算法基准。我们倡导使用策划，全面套房的机器学习任务，以标准化基准的设置，执行和报告。我们通过帮助创建和利用这些基准套件的软件工具来实现这一目标。这些无缝集成到OpenML平台中，并通过Python，Java和R. OpenML基准套件（A）的接口访问，易于使用标准化的数据格式，API和客户端库; （b）附带的数据集具有广泛的元信息; （c）允许在未来的研究中共享和重复使用基准。然后，我们为分类提供了一个仔细的策划和实用的基准测试套件：OpenML策划分类基准测试套件2018（OpenML-CC18）。最后，我们讨论了使用案例和应用程序，这些案例和应用程序尤其展示了OpenML基准套件和OpenML-CC18的有用性。

研究过程自动化 - 对科学仪器，计算机，数据存储和其他资源的可靠，高效和可重复执行的可靠，高效和可重复执行，这是现代科学的基本要素。我们在此处报告Globus研究数据管理平台内的新服务，该服务可以将各种研究过程的规范作为可重复使用的动作集，流量以及在异质研究环境中执行此类流动的集合。为了以广泛的空间范围（例如，从科学仪器到远程数据中心）和时间范围（从几秒钟到几周），这些Globus自动化服务功能：1）云托管以可靠地执行长期持久的流量，尽管零星的失败，但这些Globus自动化服务功能：1） ; 2）声明性符号和可扩展的异步行动提供商API，用于定义和执行涉及任意资源的各种行动和流动规范； 3）授权授权机制，用于安全调用动作。这些服务允许研究人员将广泛的研究任务的管理外包和自动化为可靠，可扩展和安全的云平台。我们向Globus自动化服务提供用例

时间序列在整个科学中进行测量和分析。量化时间序列结构的一种方法是计算一组摘要统计信息或“特征”，然后根据其作为特征向量的属性来表示时间序列。最终的特征空间是可解释且信息丰富的，并且可以将常规的统计学习方法（包括聚类，回归和分类）应用于时间序列数据集。许多用于计算时间序列功能的开源软件包都存在多种编程语言，包括catch22（22个功能：Matlab，R，Python，Julia），盛宴（42个功能：R），TSFeatures（63个功能：R） ，Kats（40个功能：Python），Tsfresh（779个功能：Python）和TSFEL（390个功能：Python）。但是，有几个问题：（i）目前尚不可用的这些软件包的单一访问点； （ii）要访问所有功能集，用户必须流利多种语言； （iii）这些功能 - 萃取软件包缺乏用于执行基于特征的时间序列分析的广泛伴随的方法论，例如时间序列分类的应用。在这里，我们在称为盗窃：处理时间序列提取功能的工具的R软件包中介绍了这些问题。盗窃是从上面列出的六个开源时间序列特征集中计算功能的统一且可扩展​​的框架。它还包括一套用于处理和解释提取功能的性能的功能，包括广泛的数据可视化模板，低维投影和时间序列分类操作。随着科学和行业中时间序列数据集的数量和复杂性的增加，盗窃提供了一个标准化的框架，以全面量化和解释时间序列中的信息结构。

本文介绍了Cerberus机器人系统系统，该系统赢得了DARPA Subterranean挑战最终活动。出席机器人自主权。由于其几何复杂性，降解的感知条件以及缺乏GPS支持，严峻的导航条件和拒绝通信，地下设置使自动操作变得特别要求。为了应对这一挑战，我们开发了Cerberus系统，该系统利用了腿部和飞行机器人的协同作用，再加上可靠的控制，尤其是为了克服危险的地形，多模式和多机器人感知，以在传感器退化，以及在传感器退化的条件下进行映射以及映射通过统一的探索路径计划和本地运动计划，反映机器人特定限制的弹性自主权。 Cerberus基于其探索各种地下环境及其高级指挥和控制的能力，表现出有效的探索，对感兴趣的对象的可靠检测以及准确的映射。在本文中，我们报告了DARPA地下挑战赛的初步奔跑和最终奖项的结果，并讨论了为社区带来利益的教训所面临的亮点和挑战。

培训和测试监督对象检测模型需要大量带有地面真相标签的图像。标签定义图像中的对象类及其位置，形状以及可能的其他信息，例如姿势。即使存在人力，标签过程也非常耗时。我们引入了一个新的标签工具，用于2D图像以及3D三角网格：3D标记工具（3DLT）。这是一个独立的，功能丰富和跨平台软件，不需要安装，并且可以在Windows，MacOS和基于Linux的发行版上运行。我们不再像当前工具那样在每个图像上分别标记相同的对象，而是使用深度信息从上述图像重建三角形网格，并仅在上述网格上标记一次对象。我们使用注册来简化3D标记，离群值检测来改进2D边界框的计算和表面重建，以将标记可能性扩展到大点云。我们的工具经过最先进的方法测试，并且在保持准确性和易用性的同时，它极大地超过了它们。

网络威胁情报（CTI）共享是减少攻击者和捍卫者之间信息不对称的重要活动。但是，由于数据共享和机密性之间的紧张关系，这项活动带来了挑战，这导致信息保留通常会导致自由骑士问题。因此，共享的信息仅代表冰山一角。当前的文献假设访问包含所有信息的集中数据库，但是由于上述张力，这并不总是可行的。这会导致不平衡或不完整的数据集，需要使用技术扩展它们。我们展示了这些技术如何导致结果和误导性能期望。我们提出了一个新颖的框架，用于从分布式数据中提取有关事件，漏洞和妥协指标的分布式数据，并与恶意软件信息共享平台（MISP）一起证明其在几种实际情况下的使用。提出和讨论了CTI共享的政策影响。拟议的系统依赖于隐私增强技术和联合处理的有效组合。这使组织能够控制其CTI，并最大程度地减少暴露或泄漏的风险，同时为共享的好处，更准确和代表性的结果以及更有效的预测性和预防性防御能力。

分析分类模型性能对于机器学习从业人员来说是一项至关重要的任务。尽管从业者经常使用从混乱矩阵中得出的基于计数的指标，例如准确性，许多应用程序，例如天气预测，体育博彩或患者风险预测，但依赖分类器的预测概率而不是预测标签。在这些情况下，从业者关注的是产生校准模型，即输出反映真实分布的模型的模型。通常通过静态可靠性图在视觉上分析模型校准，但是，由于所需的强大聚合，传统的校准可视化可能会遭受各种缺陷。此外，基于计数的方法无法充分分析模型校准。我们提出校准，这是一个解决上述问题的交互性可靠性图。校准构造一个可靠性图，该图表可抵抗传统方法中的缺点，并允许进行交互式子组分析和实例级检查。我们通过在现实世界和合成数据上的用例中证明了校准的实用性。我们通过与常规分析模型校准的数据科学家进行思考实验的结果来进一步验证校准。

比较不同的汽车框架是具有挑战性的，并且经常做错了。我们引入了一个开放且可扩展的基准测试，该基准遵循最佳实践，并在比较自动框架时避免常见错误。我们对71个分类和33项回归任务进行了9个著名的自动框架进行了详尽的比较。通过多面分析，评估模型的准确性，与推理时间的权衡以及框架失败，探索了自动框架之间的差异。我们还使用Bradley-terry树来发现相对自动框架排名不同的任务子集。基准配备了一个开源工具，该工具与许多自动框架集成并自动化经验评估过程端到端：从框架安装和资源分配到深入评估。基准测试使用公共数据集，可以轻松地使用其他Automl框架和任务扩展，并且具有最新结果的网站。

自主机器人结合了各种技能，形成越来越复杂的行为，称为任务。尽管这些技能通常以相对较低的抽象级别进行编程，但它们的协调是建筑分离的，并且经常以高级语言或框架表达。几十年来，州机器一直是首选的语言，但是最近，行为树的语言在机器人主义者中引起了人们的关注。行为树最初是为计算机游戏设计的，用于建模自主参与者，提供了基于树木的可扩展的使命表示，并受到支持支持模块化设计和代码的重复使用。但是，尽管使用了该语言的几种实现，但对现实世界中的用法和范围知之甚少。行为树提供的概念与传统语言（例如州机器）有何关系？应用程序中如何使用行为树和状态机概念？我们介绍了对行为树中关键语言概念的研究及其在现实世界机器人应用中的使用。我们识别行为树语言，并将其语义与机器人技术中最著名的行为建模语言进行比较。我们为使用这些语言的机器人应用程序挖掘开源存储库并分析此用法。我们发现两种行为建模语言在语言设计及其在开源项目中的用法之间的相似性方面，以满足机器人域的需求。我们为现实世界行为模型的数据集提供了贡献，希望激发社区使用和进一步开发这种语言，相关的工具和分析技术。

维数减少方法发现了巨大的应用程序作为不同科学领域的可视化工具。虽然存在许多不同的方法，但它们的性能通常不足以提供对许多当代数据集的快速深入了解，并且无监督的使用方式可防止用户利用数据集探​​索和微调可视化质量的细节方法。我们呈现开花，一种高性能半监督维度减少软件，用于具有数百万个单独的数据点的高维数据集的交互式用户可信可视化。 Blossom在GPU加速实施的EMBEDSOM算法的实现上，由几个基于地标的算法补充，用于将无监督模型学习算法与用户监督联系起来。我们展示了开花在现实数据集上的应用，在那里它有助于产生高质量的可视化，该可视化包含用户指定的布局并专注于某些功能。我们认为，半监督的维度减少将改善单细胞细胞谱系等科学领域的数据可视化可能性，并为数据集勘探和注释提供了新的方向的快速有效的基础方法。

随着机器学习（ML）系统变得越来越普遍，有必要在部署之前审核这些系统的偏见。最近的研究开发了算法，以有效地以可解释的，表现不佳的数据（或切片）的形式有效地识别相互偏见。但是，这些解决方案及其见解是有限的，而没有用于视觉理解和与这些算法结果相互作用的工具。我们提出了Visual Auditor，这是一种交互式可视化工具，用于审核和汇总模型偏差。视觉审核员通过提供可解释的交叉偏差概述（检查由多个功能定义的人群，有问题的数据切片之间的关系以及在模型中表现不佳和表现表现不佳之间的比较之间存在的详细信息）来协助模型验证。我们的开源工具直接在计算笔记本和Web浏览器中运行，使模型审核可访问并易于集成到当前的ML开发工作流中。一项与Fiddler AI的域专家合作的观察用户研究强调，我们的工具可以帮助ML实践者识别和理解模型偏见。

我们介绍了Dreamento（Drea Engineering Toolbox），这是一种使用Zmax（Hypnodyne Corp.，Sofia，Bulgaria，Bulgaria）的开源Python Python套件，用于梦想工程。 DREAMENTO的主要功能是（1）图形用户界面（GUI）（2）（2）中的实时记录，监视，分析和刺激以及所得数据的离线后处理。 Dreamento实时能够（1）记录数据，（2）可视化数据，包括功率光谱分析和导航，（3）自动睡眠评分，（4）感觉刺激（视觉，听觉，触觉）， （5）建立文本到语音通信，以及（6）管理自动和手动事件的注释。离线功能有助于其后处理获得的数据，具有重新装修可穿戴数据并将其与不可磨损记录的模式（例如肌电图）相结合的功能。尽管Dreamento的主要应用是用于（清醒）梦想研究的，但它愿意适应其他目的和测量方式。

Machine Learning for Source Code (ML4Code) is an active research field in which extensive experimentation is needed to discover how to best use source code's richly structured information. With this in mind, we introduce JEMMA, an Extensible Java Dataset for ML4Code Applications, which is a large-scale, diverse, and high-quality dataset targeted at ML4Code. Our goal with JEMMA is to lower the barrier to entry in ML4Code by providing the building blocks to experiment with source code models and tasks. JEMMA comes with a considerable amount of pre-processed information such as metadata, representations (e.g., code tokens, ASTs, graphs), and several properties (e.g., metrics, static analysis results) for 50,000 Java projects from the 50KC dataset, with over 1.2 million classes and over 8 million methods. JEMMA is also extensible allowing users to add new properties and representations to the dataset, and evaluate tasks on them. Thus, JEMMA becomes a workbench that researchers can use to experiment with novel representations and tasks operating on source code. To demonstrate the utility of the dataset, we also report results from two empirical studies on our data, ultimately showing that significant work lies ahead in the design of context-aware source code models that can reason over a broader network of source code entities in a software project, the very task that JEMMA is designed to help with.

基准和性能分析在理解迭代优化启发式（IOHS）的行为中发挥着重要作用，例如本地搜索算法，遗传和进化算法，贝叶斯优化算法等。然而，这项任务涉及手动设置，执行和分析实验单独的基础，这是艰苦的，可以通过通用和设计精心设计的平台来缓解。为此，我们提出了Iohanalyzer，一种用于分析，比较和可视化IOH的性能数据的新用户友好的工具。在R和C ++中实现，Iohanalyzer是完全开源的。它可以在Cran和GitHub上获得。 Iohanalyzer提供有关固定目标运行时间的详细统计信息以及具有实际值的Codomain，单目标优化任务的基准算法的固定预算性能。例如，在多个基准问题上的性能聚合是可能的，例如以经验累积分布函数的形式。 Iohanalyzer在其他性能分析包上的主要优点是其高度交互式设计，允许用户指定对其实验最有用的性能测量，范围和粒度，以及不仅分析性能迹线，还可以分析演变动态状态参数。 Iohanalyzer可以直接从主基准平台处理性能数据，包括Coco平台，JOVERRAD，SOS平台和iohExperenter。提供R编程接口，供用户更倾向于对实现的功能进行更精细的控制。