Labeling training data is increasingly the largest bottleneck in deploying machine learning systems. We present Snorkel, a first-of-its-kind system that enables users to train stateof-the-art models without hand labeling any training data. Instead, users write labeling functions that express arbitrary heuristics, which can have unknown accuracies and correlations. Snorkel denoises their outputs without access to ground truth by incorporating the first end-to-end implementation of our recently proposed machine learning paradigm, data programming. We present a flexible interface layer for writing labeling functions based on our experience over the past year collaborating with companies, agencies, and research labs. In a user study, subject matter experts build models 2.8× faster and increase predictive performance an average 45.5% versus seven hours of hand labeling. We study the modeling tradeoffs in this new setting and propose an optimizer for automating tradeoff decisions that gives up to 1.8× speedup per pipeline execution. In two collaborations, with the U.S. Department of Veterans Affairs and the U.S. Food and Drug Administration, and on four open-source text and image data sets representative of other deployments, Snorkel provides 132% average improvements to predictive performance over prior heuristic approaches and comes within an average 3.60% of the predictive performance of large hand-curated training sets.

通过更换繁琐的手动收集地面真理标签，聚合多个弱监管源（WS）可以缓解多种机器学习应用中的数据标记瓶颈。然而，当前的现有技术不使用任何标记的训练数据的方法需要两个单独的建模步骤：基于WS源的基于WS源的概率潜在变量模型 - 使得在实践中很少 - 之后是下游模型训练。重要的是，建模的第一步不考虑下游模型的性能。为了解决这些警告，我们提出了一种直接学习下游模​​型的端到端方法，通过将其与先前概率后海报的概率标签最大化来直接学习下游模​​型。我们的结果表明，在下游测试集的最终模型性能方面，以及改善弱势监督源之间的依赖性的鲁棒性方面，对先前的工作进行了改进的性能。

本次调查绘制了用于分析社交媒体数据的生成方法的研究状态的广泛的全景照片（Sota）。它填补了空白，因为现有的调查文章在其范围内或被约会。我们包括两个重要方面，目前正在挖掘和建模社交媒体的重要性：动态和网络。社会动态对于了解影响影响或疾病的传播，友谊的形成，友谊的形成等，另一方面，可以捕获各种复杂关系，提供额外的洞察力和识别否则将不会被注意的重要模式。

大数据具有巨大的量，高速度，多样性，价值符合性和不确定性的特征，这些特征带领知识从他们那里学习充满了挑战。随着众包的出现，可以按需获得多功能信息，以便易于参与人群的智慧，以促进知识学习过程。在过去的十三年中，AI社区的研究人员竭尽全力消除人群学习领域的障碍。这份集中的调查论文全面回顾了从系统的角度来研究众包学习的技术进步，其中包括数据，模型和学习过程的三个维度。除了审查现有的重要工作外，本文还特别强调在每个维度上提供一些有希望的蓝图，并讨论从我们过去的研究工作中学到的经验教训，这将为新的研究人员提供道路，并鼓励他们追求新的研究。贡献。

在过去的十年中，计算机愿景，旨在了解视觉世界的人工智能分支，从简单地识别图像中的物体来描述图片，回答有关图像的问题，以及围绕物理空间的机器人操纵甚至产生新的视觉内容。随着这些任务和应用程序的现代化，因此依赖更多数据，用于模型培训或评估。在本章中，我们展示了新颖的互动策略可以为计算机愿景提供新的数据收集和评估。首先，我们提出了一种众群界面，以通过数量级加速付费数据收集，喂养现代视觉模型的数据饥饿性质。其次，我们探索使用自动社交干预措施增加志愿者贡献的方法。第三，我们开发一个系统，以确保人类对生成视觉模型的评估是可靠的，实惠和接地在心理物理学理论中。我们结束了人机互动的未来机会，以帮助计算机愿景。

软件2.0是软件工程的根本班次，机器学习成为新软件，由大数据和计算基础设施供电。因此，需要重新考虑软件工程，其中数据成为与代码相提并论的一流公民。一个引人注目的观察是，80-90％的机器学习过程都花在数据准备上。没有良好的数据，即使是最好的机器学习算法也不能表现良好。结果，以数据为中心的AI实践现在成为主流。不幸的是，现实世界中的许多数据集是小，肮脏，偏见，甚至中毒。在本调查中，我们研究了数据收集和数据质量的研究景观，主要用于深度学习应用。数据收集很重要，因为对于最近的深度学习方法，功能工程较小，而且需要大量数据。对于数据质量，我们研究数据验证和数据清洁技术。即使数据无法完全清洁，我们仍然可以应对模型培训期间的不完美数据，其中使用鲁棒模型培训技术。此外，虽然在传统数据管理研究中较少研究偏见和公平性，但这些问题成为现代机器学习应用中的重要主题。因此，我们研究了可以在模型培训之前，期间或之后应用的公平措施和不公平的缓解技术。我们相信数据管理界很好地解决了这些方向上的问题。

医疗保健提供者通常会记录给每位患者提供临床，研究和计费目的的临床护理的详细说明。由于这些叙述的非结构性性质，提供者使用专门的员工使用国际疾病（ICD）编码系统为患者的诊断分配诊断代码。此手动过程不仅耗时，而且昂贵且容易出错。先前的工作证明了机器学习（ML）方法在自动化此过程中的潜在效用，但它依靠大量手动标记数据来训练模型。此外，诊断编码系统随着时间的流逝而演变，这使得传统的监督学习策略无法推广到本地应用程序之外。在这项工作中，我们引入了一个普遍的弱监督文本分类框架，该框架仅从类标签描述中学习，而无需使用任何人类标记的文档。它利用预先训练的语言模型中存储的语言领域知识和数据编程框架将代码标签分配给单个文本。我们通过将方法与四个现实世界文本分类数据集中的最先进的弱文本分类器进行比较，除了将ICD代码分配给公开可用的模拟MIMIC-III数据库中的医疗注释外，我们证明了我们的方法的功效和灵活性。

社交媒体网络已成为人们生活的重要方面，它是其思想，观点和情感的平台。因此，自动化情绪分析（SA）对于以其他信息来源无法识别人们的感受至关重要。对这些感觉的分析揭示了各种应用，包括品牌评估，YouTube电影评论和医疗保健应用。随着社交媒体的不断发展，人们以不同形式发布大量信息，包括文本，照片，音频和视频。因此，传统的SA算法已变得有限，因为它们不考虑其他方式的表现力。通过包括来自各种物质来源的此类特征，这些多模式数据流提供了新的机会，以优化基于文本的SA之外的预期结果。我们的研究重点是多模式SA的最前沿领域，该领域研究了社交媒体网络上发布的视觉和文本数据。许多人更有可能利用这些信息在这些平台上表达自己。为了作为这个快速增长的领域的学者资源，我们介绍了文本和视觉SA的全面概述，包括数据预处理，功能提取技术，情感基准数据集以及适合每个字段的多重分类方法的疗效。我们还简要介绍了最常用的数据融合策略，并提供了有关Visual Textual SA的现有研究的摘要。最后，我们重点介绍了最重大的挑战，并调查了一些重要的情感应用程序。

COVID-19的大流行提出了对多个领域决策者的流行预测的重要性，从公共卫生到整个经济。虽然预测流行进展经常被概念化为类似于天气预测，但是它具有一些关键的差异，并且仍然是一项非平凡的任务。疾病的传播受到人类行为，病原体动态，天气和环境条件的多种混杂因素的影响。由于政府公共卫生和资助机构的倡议，捕获以前无法观察到的方面的丰富数据来源的可用性增加了研究的兴趣。这尤其是在“以数据为中心”的解决方案上进行的一系列工作，这些解决方案通过利用非传统数据源以及AI和机器学习的最新创新来增强我们的预测能力的潜力。这项调查研究了各种数据驱动的方法论和实践进步，并介绍了一个概念框架来导航它们。首先，我们列举了与流行病预测相关的大量流行病学数据集和新的数据流，捕获了各种因素，例如有症状的在线调查，零售和商业，流动性，基因组学数据等。接下来，我们将讨论关注最近基于数据驱动的统计和深度学习方法的方法和建模范式，以及将机械模型知识域知识与统计方法的有效性和灵活性相结合的新型混合模型类别。我们还讨论了这些预测系统的现实部署中出现的经验和挑战，包括预测信息。最后，我们重点介绍了整个预测管道中发现的一些挑战和开放问题。

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.

社会科学家经常将文本文档分类为使用结果标签作为实证研究的结果或预测指标。自动化文本分类已成为标准工具，因为它需要较少的人体编码。但是，学者们仍然需要许多人类标记的文件来培训自动分类器。为了降低标签成本，我们提出了一种新的文本分类算法，将概率模型与主动学习结合在一起。概率模型同时使用标记和未标记的数据，而主动学习集中在难以分类的文件上标记工作。我们的验证研究表明，我们的算法的分类性能与最先进的方法相当，而计算成本的一部分。此外，我们复制了两篇最近发表的文章，并得出相同的实质性结论，其中仅占这些研究中使用的原始标记数据的一小部分。我们提供ActiveText，一种开源软件来实现我们的方法。

大多数机器学习算法由一个或多个超参数配置，必须仔细选择并且通常会影响性能。为避免耗时和不可递销的手动试验和错误过程来查找性能良好的超参数配置，可以采用各种自动超参数优化（HPO）方法，例如，基于监督机器学习的重新采样误差估计。本文介绍了HPO后，本文审查了重要的HPO方法，如网格或随机搜索，进化算法，贝叶斯优化，超带和赛车。它给出了关于进行HPO的重要选择的实用建议，包括HPO算法本身，性能评估，如何将HPO与ML管道，运行时改进和并行化结合起来。这项工作伴随着附录，其中包含关于R和Python的特定软件包的信息，以及用于特定学习算法的信息和推荐的超参数搜索空间。我们还提供笔记本电脑，这些笔记本展示了这项工作的概念作为补充文件。

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。

社交媒体有可能提供有关紧急情况和突然事件的及时信息。但是，在每天发布的数百万帖子中找到相关信息可能很困难，并且开发数据分析项目通常需要时间和技术技能。这项研究提出了一种为分析社交媒体的灵活支持的方法，尤其是在紧急情况下。引入了可以采用社交媒体分析的不同用例，并讨论了从大量帖子中检索信息的挑战。重点是分析社交媒体帖子中包含的图像和文本，以及一组自动数据处理工具，用于过滤，分类和使用人类的方法来支持数据分析师的内容。这种支持包括配置自动化工具的反馈和建议，以及众包收集公民的投入。通过讨论Crowd4SDG H2020欧洲项目中开发的三个案例研究来验证结果。

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。

如今，由于最近在人工智能（AI）和机器学习（ML）中的近期突破，因此，智能系统和服务越来越受欢迎。然而，机器学习不仅满足软件工程，不仅具有有希望的潜力，而且还具有一些固有的挑战。尽管最近的一些研究努力，但我们仍然没有明确了解开发基于ML的申请和当前行业实践的挑战。此外，目前尚不清楚软件工程研究人员应将其努力集中起来，以更好地支持ML应用程序开发人员。在本文中，我们报告了一个旨在了解ML应用程序开发的挑战和最佳实践的调查。我们合成从80名从业者（以不同的技能，经验和应用领域）获得的结果为17个调查结果;概述ML应用程序开发的挑战和最佳实践。参与基于ML的软件系统发展的从业者可以利用总结最佳实践来提高其系统的质量。我们希望报告的挑战将通知研究界有关需要调查的主题，以改善工程过程和基于ML的申请的质量。

多模型对现实世界应用的承诺激发了可视化和理解其内部力学的研究，其最终目标是使利益相关者能够可视化模型行为，执行模型调试并促进对机器学习模型的信任。但是，现代的多模型模型通常是黑盒神经网络，这使得了解其内部力学变得具有挑战性。我们如何能在这些模型中可视化多模式相互作用的内部建模？我们的论文旨在通过提出Multiviz来填补这一空白，这是一种通过将可解释性问题分为4个阶段来分析多模型模型行为的方法：（1）单峰的重要性：每种模式如何有助于下游建模和预测，（2）交叉交叉。 - 模式相互作用：不同模态如何相互关系，（3）多模式表示：如何在决策级特征中表示单峰和跨模式的交互作用，以及（4）多模式预测：决策级特征如何组成以制造一个预言。 Multiviz旨在在不同的模式，模型，任务和研究领域进行操作。通过对6个现实世界任务的8个训练模型的实验，我们表明，Multiviz中的互补阶段共同使用户能够（1）模拟模型预测，（2）将可解释的概念分配给功能，（3）对模型错误分析执行错误分析，（4）使用错误分析到调试模型的见解。 Multiviz公开可用，将定期使用新的解释工具和指标进行更新，并欢迎社区的意见。

使用机器学习算法从未标记的文本中提取知识可能很复杂。文档分类和信息检索是两个应用程序，可以从无监督的学习（例如文本聚类和主题建模）中受益，包括探索性数据分析。但是，无监督的学习范式提出了可重复性问题。初始化可能会导致可变性，具体取决于机器学习算法。此外，关于群集几何形状，扭曲可能会产生误导。在原因中，异常值和异常的存在可能是决定因素。尽管初始化和异常问题与文本群集和主题建模相关，但作者并未找到对它们的深入分析。这项调查提供了这些亚地区的系统文献综述（2011-2022），并提出了共同的术语，因为类似的程序具有不同的术语。作者描述了研究机会，趋势和开放问题。附录总结了与审查的作品直接或间接相关的文本矢量化，分解和聚类算法的理论背景。

我们引入了综合学习，这是一个原则性的框架，将弱监督集成到机器学习模型的培训过程中。我们的方法共同训练末端模型和标签模型，该模型汇总了多个弱监督源。我们介绍了一个标签模型，该模型可以学会以不同的数据点的方式汇总弱监督源，并考虑训练期间终端模型的性能。我们表明，我们的方法在一组6个基准分类数据集中优于现有的弱学习技术。当出现少量标记的数据和弱监督时，性能的提高既一致又大，并且可靠地获得了2-5点测试F1分数在非整合方法中获得的增长。

培训和评估语言模型越来越多地要求构建元数据 - 多样化的策划数据收集，并具有清晰的出处。自然语言提示最近通过将现有的，有监督的数据集转换为多种新颖的预处理任务，突出了元数据策划的好处，从而改善了零击的概括。尽管将这些以数据为中心的方法转化为生物医学语言建模的通用域文本成功，但由于标记的生物医学数据集在流行的数据中心中的代表性大大不足，因此仍然具有挑战性。为了应对这一挑战，我们介绍了BigBio一个由126个以上的生物医学NLP数据集的社区库，目前涵盖12个任务类别和10多种语言。 BigBio通过对数据集及其元数据进行程序化访问来促进可再现的元数据策划，并与当前的平台兼容，以及时工程和端到端的几个/零射击语言模型评估。我们讨论了我们的任务架构协调，数据审核，贡献指南的过程，并概述了两个说明性用例：生物医学提示和大规模，多任务学习的零射门评估。 BigBio是一项持续的社区努力，可在https://github.com/bigscience-workshop/biomedical上获得。