鉴于新的数据集D和低计算预算，我们应该如何选择预培训的模型来微调D，并设置微调的超参数而不冒险过度拟合，尤其是在D小的情况下？在这里，我们扩展了自动化的机器学习（AUTOML），以最好地做出这些选择。我们与域无关的元学习方法学习了一个零拍的替代模型，在测试时，该模型允许选择正确的深度学习（DL）管道（包括预训练的模型和微调的超参数）仅给定描述d的琐碎元功能，例如图像分辨率或类的数量。为了训练这种零射模型，我们在大量数据集中收集了许多DL管道的性能数据，并在此数据上收集了元训练，以最大程度地减少成对排名目标。我们在Chalearn AutoDL挑战基准的视觉轨道的严格时间限制下评估我们的方法，显然优于所有挑战竞争者。

本文报告了Chalearn的Autodl挑战系列的结果和后攻击分析，这有助于对自动学习（DL）进行分类，以便在各种环境中引入的深度学习（DL），但缺乏公平的比较。格式化所有输入数据模型（时间序列，图像，视频，文本，表格）作为张量，所有任务都是多标签分类问题。代码提交已在隐藏的任务上执行，具有限制时间和计算资源，推动快速获取结果的解决方案。在此设置中，DL方法占主导地位，但流行的神经结构搜索（NAS）是不切实际的。解决方案依赖于微调预培训的网络，架构匹配数据模块。挑战后测试没有透露超出强加时间限制的改进。虽然没有组件尤其原始或新颖，但是一个高级模块化组织出现了“Meta-Learner”，“数据摄入”，“模型选择器”，“模型/学习者”和“评估员”。这种模块化使得消融研究，揭示了（离坡）元学习，合奏和高效数据管理的重要性。异构模块组合的实验进一步证实了获胜解决方案的（本地）最优性。我们的挑战队遗产包括一个持久的基准（http://utodl.chalearn.org），获胜者的开放源代码，以及免费的“autodl自助服务”。

尽管深度神经网络能够在各种任务上实现优于人类的表现，但他们臭名昭著，因为他们需要大量的数据和计算资源，将其成功限制在可用的这些资源的领域。金属学习方法可以通过从相关任务中转移知识来解决此问题，从而减少学习新任务所需的数据和计算资源的数量。我们组织了元数据竞赛系列，该系列为世界各地的研究小组提供了创建和实验评估实际问题的新元学习解决方案的机会。在本文中，我们在竞争组织者和排名最高的参与者之间进行了合作，我们描述了竞争的设计，数据集，最佳实验结果以及Neurips 2021挑战中最高的方法，这些方法吸引了15进入最后阶段的活跃团队（通过表现优于基线），在反馈阶段进行了100多次代码提交。顶级参与者的解决方案是开源的。汲取的经验教训包括学习良好的表示对于有效的转移学习至关重要。

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。

我们提出了TABPFN，这是一种与小型表格数据集上的最新技术竞争性的自动化方法，而更快的速度超过1,000美元。我们的方法非常简单：它完全符合单个神经网络的权重，而单个正向通行证直接产生了对新数据集的预测。我们的AutoML方法是使用基于变压器的先验数据拟合网络（PFN）体系结构进行元学习的，并近似贝叶斯推断，其先验是基于简单性和因果结构的假设。先验包含庞大的结构性因果模型和贝叶斯神经网络，其偏见是小体系结构，因此复杂性较低。此外，我们扩展了PFN方法以在实际数据上校准Prior的超参数。通过这样做，我们将抽象先前的假设与对真实数据的启发式校准分开。之后，修复了校准的超参数，并在按钮按钮时可以将TABPFN应用于任何新的表格数据集。最后，在OpenML-CC18套件的30个数据集上，我们表明我们的方法优于树木，并与复杂的最新Automl系统相同，并且在不到一秒钟内产生的预测。我们在补充材料中提供所有代码和最终训练的TABPFN。

Image classification with small datasets has been an active research area in the recent past. However, as research in this scope is still in its infancy, two key ingredients are missing for ensuring reliable and truthful progress: a systematic and extensive overview of the state of the art, and a common benchmark to allow for objective comparisons between published methods. This article addresses both issues. First, we systematically organize and connect past studies to consolidate a community that is currently fragmented and scattered. Second, we propose a common benchmark that allows for an objective comparison of approaches. It consists of five datasets spanning various domains (e.g., natural images, medical imagery, satellite data) and data types (RGB, grayscale, multispectral). We use this benchmark to re-evaluate the standard cross-entropy baseline and ten existing methods published between 2017 and 2021 at renowned venues. Surprisingly, we find that thorough hyper-parameter tuning on held-out validation data results in a highly competitive baseline and highlights a stunted growth of performance over the years. Indeed, only a single specialized method dating back to 2019 clearly wins our benchmark and outperforms the baseline classifier.

我们介绍了在Neurips'22接受的Chalearn Meta学习系列中的新挑战的设计和基线结果，重点是“跨域”元学习。元学习旨在利用从以前的任务中获得的经验，以有效地解决新任务（即具有更好的性能，较少的培训数据和/或适度的计算资源）。尽管该系列中的先前挑战集中在域内几乎没有学习问题，但目的是有效地学习n-way K-shot任务（即N级培训示例的N班级分类问题），这项竞赛挑战了参与者的解决方案。从各种领域（医疗保健，生态学，生物学，制造业等）提出的“任何通道”和“任何镜头”问题，他们是为了人道主义和社会影响而被选为。为此，我们创建了Meta-Album，这是来自10个域的40个图像分类数据集的元数据，从中，我们从中以任何数量的“方式”（在2-20范围内）和任何数量的“镜头”来解释任务”（在1-20范围内）。竞争是由代码提交的，在Codalab挑战平台上进行了完全盲目测试。获奖者的代码将是开源的，从而使自动化机器学习解决方案的部署可以在几个域中进行几次图像分类。

表格数据集是深度学习的最后一个“不适应的城堡”，具有传统的ML方法，如梯度提升决策树，甚至对最近的专业神经结构进行强烈表现。在本文中，我们假设提高神经网络性能的关键在于重新思考一大集现代正规化技术的关节和同时应用。结果，我们通过在使用联合优化上搜索每个数据集的最佳组合/混合物，使用联合优化来申请普通的决定以及它们的子公司的超参数来搜索每个数据集的最佳组合/混合物的最佳组合/混合物来规范普通的多层的Perceptron（MLP）网络。我们在包括40个表格数据集的大规模实证研究中，经验统一地评估了这些正则化鸡尾酒对MLP的影响，并证明（i）良好的正则化普通的MLP明显优于最新的最先进的专业神经网络架构，以及（ ii）它们甚至优于强大的传统ML方法，如XGBoost。

学习曲线的元学习是机器学习社区中一个重要但经常被忽视的研究领域。我们介绍了一系列基于学习的基于学习的元学习挑战，其中代理商根据来自环境的学习曲线的反馈来寻找适合给定数据集的最佳算法。第一轮吸引了学术界和工业的参与者。本文分析了第一轮的结果（被WCCI 2022的竞争计划接受），以了解使元学习者成功从学习曲线学习的东西。通过从第一轮中学到的教训以及参与者的反馈，我们通过新的协议和新的元数据设计设计了第二轮挑战。我们的第二轮挑战在2022年Automl-Conf中被接受，目前正在进行中。

自动化封路计优化（HPO）已经获得了很大的普及，并且是大多数自动化机器学习框架的重要成分。然而，设计HPO算法的过程仍然是一个不系统和手动的过程：确定了现有工作的限制，提出的改进是 - 即使是专家知识的指导 - 仍然是一定任意的。这很少允许对哪些算法分量的驾驶性能进行全面了解，并且承载忽略良好算法设计选择的风险。我们提出了一个原理的方法来实现应用于多倍性HPO（MF-HPO）的自动基准驱动算法设计的原则方法：首先，我们正式化包括的MF-HPO候选的丰富空间，但不限于普通的HPO算法，然后呈现可配置的框架覆盖此空间。要自动和系统地查找最佳候选者，我们遵循通过优化方法，并通过贝叶斯优化搜索算法候选的空间。我们挑战是否必须通过执行消融分析来挑战所发现的设计选择或可以通过更加天真和更简单的设计。我们观察到使用相对简单的配置，在某些方式中比建立的方法更简单，只要某些关键配置参数具有正确的值，就可以很好地执行得很好。

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。

端到端的Automl吸引了学术界和行业的密集兴趣，它们在功能工程，算法/模型选择和超参数调整引起的空间中自动搜索ML管道。但是，现有的Automl系统在适用于具有较大高维搜索空间的应用程序域时会遇到可伸缩性问题。我们提出了火山洛（Volcanoml），这是一个可扩展且可扩展的框架，可促进对大型汽车搜索空间的系统探索。 Volcanoml引入并实施了将大型搜索空间分解为较小的基本构建块，并允许用户利用这些构建块来制定手头上的汽车问题的执行计划。 Volcanoml进一步支持火山风格的执行模型（类似于现代数据库系统支持的模型）来执行构建的计划。我们的评估表明，不仅火山团提高了汽车中搜索空间分解的表达水平，还导致了分解策略的实际发现，这些发现比先进的自动符号系统所采用的策略更有效率地更加有效。作为自动滑雪。

The success of machine learning in a broad range of applications has led to an ever-growing demand for machine learning systems that can be used off the shelf by non-experts. To be effective in practice, such systems need to automatically choose a good algorithm and feature preprocessing steps for a new dataset at hand, and also set their respective hyperparameters. Recent work has started to tackle this automated machine learning (AutoML) problem with the help of efficient Bayesian optimization methods. Building on this, we introduce a robust new AutoML system based on scikit-learn (using 15 classifiers, 14 feature preprocessing methods, and 4 data preprocessing methods, giving rise to a structured hypothesis space with 110 hyperparameters). This system, which we dub AUTO-SKLEARN, improves on existing AutoML methods by automatically taking into account past performance on similar datasets, and by constructing ensembles from the models evaluated during the optimization. Our system won the first phase of the ongoing ChaLearn AutoML challenge, and our comprehensive analysis on over 100 diverse datasets shows that it substantially outperforms the previous state of the art in AutoML. We also demonstrate the performance gains due to each of our contributions and derive insights into the effectiveness of the individual components of AUTO-SKLEARN.

超参数优化构成了典型的现代机器学习工作流程的很大一部分。这是由于这样一个事实，即机器学习方法和相应的预处理步骤通常只有在正确调整超参数时就会产生最佳性能。但是在许多应用中，我们不仅有兴趣仅仅为了预测精度而优化ML管道；确定最佳配置时，必须考虑其他指标或约束，从而导致多目标优化问题。由于缺乏知识和用于多目标超参数优化的知识和容易获得的软件实现，因此通常在实践中被忽略。在这项工作中，我们向读者介绍了多个客观超参数优化的基础知识，并激励其在应用ML中的实用性。此外，我们从进化算法和贝叶斯优化的领域提供了现有优化策略的广泛调查。我们说明了MOO在几个特定ML应用中的实用性，考虑了诸如操作条件，预测时间，稀疏，公平，可解释性和鲁棒性之类的目标。

最大化模型准确性的常规配方是（1）具有各种超参数的多个模型，以及（2）选择在固定验证集中表现最佳的单个模型，从而丢弃其余部分。在本文中，我们在微调大型预训练的模型的背景下重新审视了该过程的第二步，其中微调模型通常位于单个低误差盆地中。我们表明，平均多种模型的权重以不同的超参数配置进行了微调通常提高准确性和鲁棒性。与传统的合奏不同，我们可能会平均许多模型，而不会产生任何其他推理或记忆成本 - 我们将结果称为“模型汤”。当微调大型预训练的模型，例如夹子，Align和VIT-G在JFT上预先训练的VIT-G时，我们的汤食谱可为ImageNet上的超参数扫描中的最佳模型提供显着改进。所得的VIT-G模型在Imagenet上达到90.94％的TOP-1准确性，实现了新的最新状态。此外，我们表明，模型汤方法扩展到多个图像分类和自然语言处理任务，改善分发性能，并改善新下游任务的零局部性。最后，我们通过分析将权重平衡和与logit浓度的性能相似与预测的损失和信心的平坦度联系起来，并经过经验验证这种关系。代码可从https://github.com/mlfoundations/model-soups获得。

算法配置（AC）与对参数化算法最合适的参数配置的自动搜索有关。目前，文献中提出了各种各样的交流问题变体和方法。现有评论没有考虑到AC问题的所有衍生物，也没有提供完整的分类计划。为此，我们引入分类法以分别描述配置方法的交流问题和特征。我们回顾了分类法的镜头中现有的AC文献，概述相关的配置方法的设计选择，对比方法和问题变体相互对立，并描述行业中的AC状态。最后，我们的评论为研究人员和从业人员提供了AC领域的未来研究方向。

在开发和分析新的高参数优化方法时，在经过良好策划的基准套件上进行经验评估和比较至关重要。在这项工作中，我们提出了一套新的具有挑战性和相关的基准问题，这些问题是由此类基准测试的理想属性和要求所激发的。我们新的基于替代物的基准集合包含14个方案，这些方案总共构成了700多个多保体超参数优化问题，所有这些方案都可以实现多目标超参数优化。此外，我们从经验上将基于替代物的基准测试与更广泛的表格基准进行了比较，并证明后者可能会在HPO方法的性能排名中产生不忠实的结果。我们检查并比较了根据定义要求的基准收集，并提出了一个单目标和多目标基准套件，我们在基准实验中比较了7个单目标和7个多目标优化器。我们的软件可从[https://github.com/slds-lmu/yahpo_gym]获得。

我们介绍了SubGD，这是一种新颖的几声学习方法，基于最近的发现，即随机梯度下降更新往往生活在低维参数子空间中。在实验和理论分析中，我们表明模型局限于合适的预定义子空间，可以很好地推广用于几次学习。合适的子空间符合给定任务的三个标准：IT（a）允许通过梯度流量减少训练误差，（b）导致模型良好的模型，并且（c）可以通过随机梯度下降来识别。 SUBGD从不同任务的更新说明的自动相关矩阵的特征组合中标识了这些子空间。明确的是，我们可以识别出低维合适的子空间，用于对动态系统的几次学习，而动态系统具有不同的属性，这些属性由分析系统描述的一个或几个参数描述。这种系统在科学和工程领域的现实应用程序中无处不在。我们在实验中证实了SubGD在三个不同的动态系统问题设置上的优势，在样本效率和性能方面，均超过了流行的几次学习方法。

Performance of machine learning algorithms depends critically on identifying a good set of hyperparameters. While recent approaches use Bayesian optimization to adaptively select configurations, we focus on speeding up random search through adaptive resource allocation and early-stopping. We formulate hyperparameter optimization as a pure-exploration nonstochastic infinite-armed bandit problem where a predefined resource like iterations, data samples, or features is allocated to randomly sampled configurations. We introduce a novel algorithm, Hyperband, for this framework and analyze its theoretical properties, providing several desirable guarantees. Furthermore, we compare Hyperband with popular Bayesian optimization methods on a suite of hyperparameter optimization problems. We observe that Hyperband can provide over an order-of-magnitude speedup over our competitor set on a variety of deep-learning and kernel-based learning problems.

State-of-the-art computer vision systems are trained to predict a fixed set of predetermined object categories. This restricted form of supervision limits their generality and usability since additional labeled data is needed to specify any other visual concept. Learning directly from raw text about images is a promising alternative which leverages a much broader source of supervision. We demonstrate that the simple pre-training task of predicting which caption goes with which image is an efficient and scalable way to learn SOTA image representations from scratch on a dataset of 400 million (image, text) pairs collected from the internet. After pre-training, natural language is used to reference learned visual concepts (or describe new ones) enabling zero-shot transfer of the model to downstream tasks. We study the performance of this approach by benchmarking on over 30 different existing computer vision datasets, spanning tasks such as OCR, action recognition in videos, geo-localization, and many types of fine-grained object classification. The model transfers non-trivially to most tasks and is often competitive with a fully supervised baseline without the need for any dataset specific training. For instance, we match the accuracy of the original ResNet-50 on ImageNet zero-shot without needing to use any of the 1.28 million training examples it was trained on. We release our code and pre-trained model weights at https://github.com/OpenAI/CLIP.