While deep learning succeeds in a wide range of tasks, it highly depends on the massive collection of annotated data which is expensive and time-consuming. To lower the cost of data annotation, active learning has been proposed to interactively query an oracle to annotate a small proportion of informative samples in an unlabeled dataset. Inspired by the fact that the samples with higher loss are usually more informative to the model than the samples with lower loss, in this paper we present a novel deep active learning approach that queries the oracle for data annotation when the unlabeled sample is believed to incorporate high loss. The core of our approach is a measurement Temporal Output Discrepancy (TOD) that estimates the sample loss by evaluating the discrepancy of outputs given by models at different optimization steps. Our theoretical investigation shows that TOD lower-bounds the accumulated sample loss thus it can be used to select informative unlabeled samples. On basis of TOD, we further develop an effective unlabeled data sampling strategy as well as an unsupervised learning criterion for active learning. Due to the simplicity of TOD, our methods are efficient, flexible, and task-agnostic. Extensive experimental results demonstrate that our approach achieves superior performances than the state-of-the-art active learning methods on image classification and semantic segmentation tasks. In addition, we show that TOD can be utilized to select the best model of potentially the highest testing accuracy from a pool of candidate models.

主动学习（AL）是应选择的数据用于注释。现有的工作试图选择高度不确定或信息性的注释数据。尽管如此，它仍然不清楚所选择的数据如何影响AL中使用的任务模型的测试性能。在这项工作中，我们通过理论上证明，选择更高梯度规范的未标记数据导致测试损失的较低的上限，从而探讨了这种影响，从而产生更好的测试性能。但是，由于缺乏标签信息，直接计算未标记数据的梯度标准是不可行的。为了解决这一挑战，我们提出了两种计划，即预期的Gradnorm和熵 - Gradnorm。前者通过构建预期的经验损失来计算梯度规范，而后者用熵构造无监督的损失。此外，我们将这两个方案集成在通用AL框架中。我们在古典图像分类和语义分割任务中评估我们的方法。为了展示其域应用程序的能力及其对噪声的鲁棒性，我们还在蜂窝成像分析任务中验证了我们的方法，即Cryo-Collecton Subtom图分类。结果表明，我们的方法达到了最先进的卓越性能。我们的源代码可在https://github.com/xulabs/aitom提供

标记大量数据很昂贵。主动学习旨在通过要求注释未标记的集合中最有用的数据来解决这个问题。我们提出了一种新颖的活跃学习方法，该方法利用自我监督的借口任务和独特的数据采样器来选择既困难又具有代表性的数据。我们发现，简单的自我监督借口任务（例如旋转预测）的损失与下游任务损失密切相关。在主动学习迭代之前，对未标记的集合进行了借口任务学习者进行培训，并且未标记的数据被分类并通过其借口任务损失分组成批处理。在每个主动的学习迭代中，主要任务模型用于批评要注释的批次中最不确定的数据。我们评估了有关各种图像分类和分割基准测试的方法，并在CIFAR10，CALTECH-101，IMAGENET和CITYSCAPES上实现引人注目的性能。我们进一步表明，我们的方法在不平衡的数据集上表现良好，并且可以有效地解决冷启动问题的解决方案，在这种问题中，主动学习性能受到随机采样的初始标记集的影响。

Active learning aims to develop label-efficient algorithms by sampling the most representative queries to be labeled by an oracle. We describe a pool-based semisupervised active learning algorithm that implicitly learns this sampling mechanism in an adversarial manner. Unlike conventional active learning algorithms, our approach is task agnostic, i.e., it does not depend on the performance of the task for which we are trying to acquire labeled data. Our method learns a latent space using a variational autoencoder (VAE) and an adversarial network trained to discriminate between unlabeled and labeled data. The minimax game between the VAE and the adversarial network is played such that while the VAE tries to trick the adversarial network into predicting that all data points are from the labeled pool, the adversarial network learns how to discriminate between dissimilarities in the latent space. We extensively evaluate our method on various image classification and semantic segmentation benchmark datasets and establish a new state of the art on CIFAR10/100, Caltech-256, ImageNet, Cityscapes, and BDD100K. Our results demonstrate that our adversarial approach learns an effective low dimensional latent space in large-scale settings and provides for a computationally efficient sampling method. 1

大型标记数据集的可用性是深度学习成功的关键组成部分。但是，大型数据集上的标签通常很耗时且昂贵。主动学习是一个研究领域，通过选择最重要的标签样本来解决昂贵的标签问题。基于多样性的采样算法被称为基于表示的主动学习方法的组成部分。在本文中，我们介绍了一种新的基于多样性的初始数据集选择算法，以选择有效学习环境中初始标记的最有用的样本集。自我监督的表示学习用于考虑初始数据集选择算法中样品的多样性。此外，我们提出了一种新型的主动学习查询策略，该策略使用基于多样性的基于一致性的嵌入方式采样。通过考虑基于一致性的嵌入方案中多样性的一致性信息，该方法可以在半监督的学习环境中选择更多信息的样本来标记。比较实验表明，通过利用未标记的数据的多样性，与先前的主动学习方法相比，该提出的方法在CIFAR-10和CALTECH-101数据集上取得了令人信服的结果。

As an important data selection schema, active learning emerges as the essential component when iterating an Artificial Intelligence (AI) model. It becomes even more critical given the dominance of deep neural network based models, which are composed of a large number of parameters and data hungry, in application. Despite its indispensable role for developing AI models, research on active learning is not as intensive as other research directions. In this paper, we present a review of active learning through deep active learning approaches from the following perspectives: 1) technical advancements in active learning, 2) applications of active learning in computer vision, 3) industrial systems leveraging or with potential to leverage active learning for data iteration, 4) current limitations and future research directions. We expect this paper to clarify the significance of active learning in a modern AI model manufacturing process and to bring additional research attention to active learning. By addressing data automation challenges and coping with automated machine learning systems, active learning will facilitate democratization of AI technologies by boosting model production at scale.

The performance of deep neural networks improves with more annotated data. The problem is that the budget for annotation is limited. One solution to this is active learning, where a model asks human to annotate data that it perceived as uncertain. A variety of recent methods have been proposed to apply active learning to deep networks but most of them are either designed specific for their target tasks or computationally inefficient for large networks. In this paper, we propose a novel active learning method that is simple but task-agnostic, and works efficiently with the deep networks. We attach a small parametric module, named "loss prediction module," to a target network, and learn it to predict target losses of unlabeled inputs. Then, this module can suggest data that the target model is likely to produce a wrong prediction. This method is task-agnostic as networks are learned from a single loss regardless of target tasks. We rigorously validate our method through image classification, object detection, and human pose estimation, with the recent network architectures. The results demonstrate that our method consistently outperforms the previous methods over the tasks.

The generalisation performance of a convolutional neural networks (CNN) is majorly predisposed by the quantity, quality, and diversity of the training images. All the training data needs to be annotated in-hand before, in many real-world applications data is easy to acquire but expensive and time-consuming to label. The goal of the Active learning for the task is to draw most informative samples from the unlabeled pool which can used for training after annotation. With total different objective, self-supervised learning which have been gaining meteoric popularity by closing the gap in performance with supervised methods on large computer vision benchmarks. self-supervised learning (SSL) these days have shown to produce low-level representations that are invariant to distortions of the input sample and can encode invariance to artificially created distortions, e.g. rotation, solarization, cropping etc. self-supervised learning (SSL) approaches rely on simpler and more scalable frameworks for learning. In this paper, we unify these two families of approaches from the angle of active learning using self-supervised learning mainfold and propose Deep Active Learning using BarlowTwins(DALBT), an active learning method for all the datasets using combination of classifier trained along with self-supervised loss framework of Barlow Twins to a setting where the model can encode the invariance of artificially created distortions, e.g. rotation, solarization, cropping etc.

我们介绍了有监督的对比度积极学习（SCAL），并根据功能相似性（功能IM）和基于主成分分析的基于特征重建误差（FRE）提出有效的活动学习策略，以选择具有不同特征表示的信息性数据示例。我们证明了我们提出的方法可实现最新的准确性，模型校准并减少在图像分类任务上平衡和不平衡数据集的主动学习设置中的采样偏差。我们还评估了模型的鲁棒性，从主动学习环境中不同查询策略得出的分配转移。使用广泛的实验，我们表明我们提出的方法的表现优于高性能密集型方法，从而使平均损坏误差降低了9.9％，在数据集偏移下的预期校准误差降低了7.2％，而AUROC降低了8.9％的AUROC。检测。

Recent aerial object detection models rely on a large amount of labeled training data, which requires unaffordable manual labeling costs in large aerial scenes with dense objects. Active learning is effective in reducing the data labeling cost by selectively querying the informative and representative unlabelled samples. However, existing active learning methods are mainly with class-balanced setting and image-based querying for generic object detection tasks, which are less applicable to aerial object detection scenario due to the long-tailed class distribution and dense small objects in aerial scenes. In this paper, we propose a novel active learning method for cost-effective aerial object detection. Specifically, both object-level and image-level informativeness are considered in the object selection to refrain from redundant and myopic querying. Besides, an easy-to-use class-balancing criterion is incorporated to favor the minority objects to alleviate the long-tailed class distribution problem in model training. To fully utilize the queried information, we further devise a training loss to mine the latent knowledge in the undiscovered image regions. Extensive experiments are conducted on the DOTA-v1.0 and DOTA-v2.0 benchmarks to validate the effectiveness of the proposed method. The results show that it can save more than 75% of the labeling cost to reach the same performance compared to the baselines and state-of-the-art active object detection methods. Code is available at https://github.com/ZJW700/MUS-CDB

时间动作定位（TAL）旨在预测未修剪视频（即开始和结束时间）中动作实例的动作类别和时间边界。通常在大多数现有作品中都采用了完全监督的解决方案，并被证明是有效的。这些解决方案中的实际瓶颈之一是所需的大量标记培训数据。为了降低昂贵的人类标签成本，本文着重于很少调查但实用的任务，称为半监督TAL，并提出了一种有效的主动学习方法，名为Al-Stal。我们利用四个步骤来积极选择具有很高信息性的视频样本，并培训本地化模型，名为\ emph {火车，查询，注释，附加}。考虑定位模型的不确定性的两个评分函数配备了ALSTAL，从而促进了视频样本等级和选择。一个人将预测标签分布的熵作为不确定性的度量，称为时间提案熵（TPE）。另一个引入了基于相邻行动建议之间的共同信息的新指标，并评估视频样本的信息性，称为时间上下文不一致（TCI）。为了验证拟议方法的有效性，我们在两个基准数据集Thumos'14和ActivityNet 1.3上进行了广泛的实验。实验结果表明，与完全监督的学习相比，AL-Stal的表现优于现有竞争对手，并实现令人满意的表现。

最近，无监督的域适应是一种有效的范例，用于概括深度神经网络到新的目标域。但是，仍有巨大的潜力才能达到完全监督的性能。在本文中，我们提出了一种新颖的主动学习策略，以帮助目标域中的知识转移，有效域适应。我们从观察开始，即当训练（源）和测试（目标）数据来自不同的分布时，基于能量的模型表现出自由能量偏差。灵感来自这种固有的机制，我们经验揭示了一种简单而有效的能源 - 基于能量的采样策略揭示了比需要特定架构或距离计算的现有方法的最有价值的目标样本。我们的算法，基于能量的活动域适应（EADA），查询逻辑数据组，它将域特征和实例不确定性结合到每个选择回合中。同时，通过通过正则化术语对准源域周围的目标数据紧凑的自由能，可以隐含地减少域间隙。通过广泛的实验，我们表明EADA在众所周知的具有挑战性的基准上超越了最先进的方法，具有实质性的改进，使其成为开放世界中的一个有用的选择。代码可在https://github.com/bit-da/eada获得。

主动学习（AL）是一个有希望的ML范式，有可能解析大型未标记数据并有助于降低标记数据可能令人难以置信的域中的注释成本。最近提出的基于神经网络的AL方法使用不同的启发式方法来实现这一目标。在这项研究中，我们证明，在相同的实验环境下，不同类型的AL算法（基于不确定性，基于多样性和委员会）产生了与随机采样基线相比的不一致增长。通过各种实验，控制了随机性来源，我们表明，AL算法实现的性能指标方差可能会导致与先前报道的结果不符的结果。我们还发现，在强烈的正则化下，AL方法在各种实验条件下显示出比随机采样基线的边缘或没有优势。最后，我们以一系列建议进行结论，以了解如何使用新的AL算法评估结果，以确保在实验条件下的变化下结果可再现和健壮。我们共享我们的代码以促进AL评估。我们认为，我们的发现和建议将有助于使用神经网络在AL中进行可重复的研究。我们通过https://github.com/prateekmunjal/torchal开源代码

现代深度学习在各个领域取得了巨大的成功。但是，它需要标记大量数据，这是昂贵且劳动密集型的。积极学习（AL）确定要标记的最有用的样本，对于最大化培训过程的效率变得越来越重要。现有的AL方法主要仅使用单个最终固定模型来获取要标记的样品。这种策略可能还不够好，因为没有考虑为给定培训数据的模型的结构不确定性来获取样品。在这项研究中，我们提出了一种基于常规随机梯度下降（SGD）优化产生的时间自我汇总的新颖获取标准。通过捕获通过SGD迭代获得的中间网络权重来获得这些自我复杂模型。我们的收购功能依赖于学生和教师模型之间的一致性度量。为学生模型提供了固定数量的时间自我安装模型，并且教师模型是通过平均学生模型来构建的。使用拟议的获取标准，我们提出了AL算法，即基于学生教师的AL（ST-Conal）。在CIFAR-10，CIFAR-100，CALTECH-256和TINY IMAGENET数据集上进行的图像分类任务进行的实验表明，所提出的ST-Conal实现的性能要比现有的获取方法要好得多。此外，广泛的实验显示了我们方法的鲁棒性和有效性。

积极学习是一种降低标签成本以构建高质量机器学习模型的既定技术。主动学习的核心组件是确定应选择哪些数据来注释的采集功能。最先进的采集功能 - 更重要的是主动学习技术 - 已经旨在最大限度地提高清洁性能（例如，准确性）并忽视了鲁棒性，这是一种受到越来越受关注的重要品质。因此，主动学习产生准确但不强大的模型。在本文中，我们提出了一种积极的学习过程，集成了对抗性培训的积极学习过程 - 最熟悉的制作强大模型的方法。通过对11个采集函数的实证研究，4个数据集，6个DNN架构和15105培训的DNN，我们表明，强大的主动学习可以产生具有鲁棒性的模型（对抗性示例的准确性），范围从2.35 \％到63.85 \％，而标准主动学习系统地实现了可忽略不计的鲁棒性（小于0.20 \％）。然而，我们的研究还揭示了在稳健性方面，在准确性上表现良好的采集功能比随机抽样更糟糕。因此，我们检查了它背后的原因，并设计了一个新的采购功能，这些功能既可定位清洁的性能和鲁棒性。我们的采集功能 - 基于熵（DRE）的基于密度的鲁棒采样 - 优于鲁棒性的其他采集功能（包括随机），最高可达24.40 \％（特别是3.84 \％），同时仍然存在竞争力准确性。此外，我们证明了DRE适用于测试选择度量，用于模型再培训，并从所有比较功能中脱颖而出，高达8.21％的鲁棒性。

主动学习通过从未标记的数据集中标记有信息的样本来有效地构建标记的数据集。在现实世界中的活跃学习方案中，考虑到所选样本的多样性至关重要，因为存在许多冗余或高度相似的样本。核心设定方法是基于多样性的有希望的方法，根据样品之间的距离选择不同的样品。然而，与选择最困难的样本的基于不确定性的方法相比，该方法的性能差，神经模型表现出低置信度。在这项工作中，我们通过密度的晶状体分析特征空间，有趣的是，观察到局部稀疏区域往往比密集区域具有更多信息样本。通过我们的分析，我们将核心设定方法赋予密度意识，并提出密度感知的核心集（DACS）。该策略是估计未标记样品的密度，并主要从稀疏区域选择不同的样品。为了减少估计密度的计算瓶颈，我们还基于对区域敏感的散列引入了新的密度近似。实验结果清楚地表明了DAC在分类和回归任务中的功效，并特别表明DAC可以在实际情况下产生最先进的性能。由于DACS微弱地取决于神经体系结构，因此我们提出了一种简单而有效的组合方法，以表明现有方法可以与DAC合并。

虽然深度学习（DL）是渴望数据的，并且通常依靠广泛的标记数据来提供良好的性能，但主动学习（AL）通过从未标记的数据中选择一小部分样本进行标签和培训来降低标签成本。因此，近年来，在有限的标签成本/预算下，深入的积极学习（DAL）是可行的解决方案，可在有限的标签成本/预算下最大化模型性能。尽管已经开发了大量的DAL方法并进行了各种文献综述，但在公平比较设置下对DAL方法的性能评估尚未可用。我们的工作打算填补这一空白。在这项工作中，我们通过重新实现19种引用的DAL方法来构建DAL Toolkit，即Deepal+。我们调查和分类与DAL相关的作品，并构建经常使用的数据集和DAL算法的比较实验。此外，我们探讨了影响DAL功效的一些因素（例如，批处理大小，训练过程中的时期数），这些因素为研究人员设计其DAL实验或执行DAL相关应用程序提供了更好的参考。

近年来，已取得了巨大进展，以通过半监督学习（SSL）来纳入未标记的数据来克服效率低下的监督问题。大多数最先进的模型是基于对未标记的数据追求一致的模型预测的想法，该模型被称为输入噪声，这称为一致性正则化。尽管如此，对其成功的原因缺乏理论上的见解。为了弥合理论和实际结果之间的差距，我们在本文中提出了SSL的最坏情况一致性正则化技术。具体而言，我们首先提出了针对SSL的概括，该概括由分别在标记和未标记的训练数据上观察到的经验损失项组成。在这种界限的激励下，我们得出了一个SSL目标，该目标可最大程度地减少原始未标记的样本与其多重增强变体之间最大的不一致性。然后，我们提供了一种简单但有效的算法来解决提出的最小问题，从理论上证明它会收敛到固定点。五个流行基准数据集的实验验证了我们提出的方法的有效性。

Active learning enables efficient model training by leveraging interactions between machine learning agents and human annotators. We study and propose a novel framework that formulates batch active learning from the sparse approximation's perspective. Our active learning method aims to find an informative subset from the unlabeled data pool such that the corresponding training loss function approximates its full data pool counterpart. We realize the framework as sparsity-constrained discontinuous optimization problems, which explicitly balance uncertainty and representation for large-scale applications and could be solved by greedy or proximal iterative hard thresholding algorithms. The proposed method can adapt to various settings, including both Bayesian and non-Bayesian neural networks. Numerical experiments show that our work achieves competitive performance across different settings with lower computational complexity.

主动学习（AL）算法旨在识别注释的最佳数据子集，使得深神经网络（DNN）在此标记子集上培训时可以实现更好的性能。 AL特别有影响的工业规模设置，其中数据标签成本高，从业者使用各种工具来处理，以提高模型性能。最近自我监督预测（SSP）的成功突出了利用丰富的未标记数据促进模型性能的重要性。通过将AL与SSP结合起来，我们可以使用未标记的数据，同时标记和培训特别是信息样本。在这项工作中，我们研究了Imagenet上的AL和SSP的组合。我们发现小型玩具数据集上的性能 - 文献中的典型基准设置 - 由于活动学习者选择的类不平衡样本，而不是想象中的性能。在我们测试的现有基线中，各种小型和大规​​模设置的流行AL算法未能以随机抽样优于差异。为了解决类别不平衡问题，我们提出了平衡选择（基础），这是一种简单，可伸缩的AL算法，通过选择比现有方法更加平衡样本来始终如一地始终采样。我们的代码可用于：https://github.com/zeyademam/active_learning。