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題目： An Overview of Privacy in Machine Learning

序言： 在過去幾年中，谷歌、微軟和亞馬遜等供應商已經開始為客戶提供軟件接口，使他們能夠輕松地將機器學習任務嵌入到他們的應用程序中。總的來說，機構現在可以使用機器學習作為服務(MLaaS)引擎來外包復雜的任務，例如訓練分類器、執行預測、聚類等等。他們還可以讓其他人根據他們的數據查詢模型。當然，這種方法也可以在其他情況下使用(并且經常提倡使用)，包括政府協作、公民科學項目和企業對企業的伙伴關系。然而，如果惡意用戶能夠恢復用于訓練這些模型的數據，那么由此導致的信息泄漏將會產生嚴重的問題。同樣，如果模型的內部參數被認為是專有信息，那么對模型的訪問不應該允許對手了解這些參數。在本文中，我們對這一領域的隱私挑戰進行了回顧，系統回顧了相關的研究文獻，并探討了可能的對策。具體地說，我們提供了大量關于機器學習和隱私相關概念的背景信息。然后，我們討論了可能的對抗模型和設置，涵蓋了與隱私和/或敏感信息泄漏有關的廣泛攻擊，并回顧了最近試圖防御此類攻擊的結果。最后，我們總結出一系列需要更多工作的開放問題，包括需要更好的評估、更有針對性的防御，以及研究與政策和數據保護工作的關系。

題目： Survey of Personalization Techniques for Federated Learning

簡介：

聯邦學習使機器學習模型可以從分散的數據中學習，而不會損害隱私。 聯邦學習的標準制定為所有客戶提供了一種共享模型。 由于跨設備的非IID數據分布造成的統計異質性通常導致以下情況：對于某些客戶，僅對自己的私有數據進行訓練的局部模型的性能要優于全局共享模型，從而喪失了參與該過程的動力。 已經提出了幾種技術來個性化全局模型，以更好地為單個客戶服務。 本文強調了個性化的必要性，并對有關該主題的最新研究進行了調查。

目錄：

機器學習的核心是有效地識別數據中的模式和關系。許多任務，例如查找詞匯之間的關聯以便您能夠做出準確的搜索建議，或者在社交網絡中定位具有相似興趣的個人，很自然地以圖Graph的形式表達出來。圖驅動機器學習教你如何使用基于圖形的算法和數據組織策略來開發高級的機器學習應用程序。

對這項技術

對于任何涉及到大型數據集中的模式匹配的任務，基于圖的機器學習都是一個非常強大的工具。應用程序包括安全問題，如識別欺詐或檢測網絡入侵，應用程序領域，如社交網絡或自然語言處理，以及更好的用戶體驗，通過準確的推薦和智能搜索。通過將數據組織和分析為圖形，您的應用程序可以更流暢地使用以圖形為中心的算法(如最近鄰算法或頁面排名算法)，在這些算法中，快速識別和利用相關關系非常重要。現代圖形數據存儲(如Neo4j或Amazon Neptune)是支持圖形機器學習的現成工具。

關于這本書

圖驅動機器學習向您介紹圖技術概念，強調圖在機器學習和大數據平臺中的作用。您將深入了解各種技術，包括數據源建模、算法設計、鏈接分析、分類和集群。在掌握核心概念之后，您將探索三個端到端項目，它們將演示體系結構、最佳設計實踐、優化方法和常見缺陷。作者亞歷山德羅·內格羅在構建基于圖形的機器學習系統方面的豐富經驗在每一章中都有所體現，你可以從他與真實客戶合作的實例和具體場景中學習!

里面有什么

• 機器學習項目的生命周期
• 三端到端應用程序
• 大數據平臺中的圖形
• 數據源建模
• 自然語言處理、推薦和相關搜索
• 優化方法

簡介：

近年來，由于機器學習（ML）/深度學習（DL）技術使用多維醫學圖像，在從一維心臟信號的心臟驟停的預測到計算機輔助診斷（CADx）的各種醫療保健應用中的卓越性能，見證了機器學習（ML）/深度學習（DL）技術的廣泛采用。盡管ML / DL的性能令人印象深刻，但對于ML / DL在醫療機構中的健壯性仍然存有疑慮（由于涉及眾多安全性和隱私問題，傳統上認為ML / DL的挑戰性很大），尤其是鑒于最近的研究結果表明ML / DL容易受到對抗性攻擊。在本文中，我們概述了醫療保健中各個應用領域，這些領域從安全性和隱私性的角度利用了這些技術，并提出了相關的挑戰。此外，我們提出了潛在的方法來確保醫療保健應用程序的安全和隱私保護機器學習。最后，我們提供了有關當前研究挑戰的見解以及未來研究的有希望的方向。

內容大綱：

題目： A Survey on Distributed Machine Learning

簡介： 在過去十年中，對人工智能的需求已顯著增長，并且這種增長得益于機器學習技術的進步以及利用硬件加速的能力，但是，為了提高預測質量并在復雜的應用程序中提供可行的機器學習解決方案，需要大量的訓練數據。盡管小型機器學習模型可以使用一定數量的數據進行訓練，但用于訓練較大模型（例如神經網絡）的輸入與參數數量成指數增長。由于處理訓練數據的需求已經超過了計算機器的計算能力的增長，因此急需在多個機器之間分配機器學習工作量，并將集中式的精力分配到分配的系統上。這些分布式系統提出了新的挑戰，最重要的是訓練過程的科學并行化和相關模型的創建。本文通過概述傳統的（集中的）機器學習方法，探討了分布式機器學習的挑戰和機遇，從而對當前的最新技術進行了廣泛的概述，并對現有的技術進行研究。

題目： Machine learning and the physical sciences

摘要：

機器學習(ML)包含廣泛的算法和建模工具，用于大量的數據處理任務，這些任務近年來已經進入大多數科學學科。本文有選擇地回顧了機器學習與物理科學接口的最新研究進展。這包括由物理洞察力驅動的ML的概念發展，機器學習技術在物理中的幾個領域的應用以及這兩個領域之間的交叉。在介紹了機器學習方法和原理的基本概念之后，舉例說明了如何用統計物理來理解ML中的方法，然后介紹了ML方法在粒子物理和宇宙學、量子多體物理、量子計算、化學和材料物理中的應用。此外，還強調了針對加速ML的新型計算體系結構的研究和開發。每個部分都描述了最近的成功以及特定領域的方法和挑戰。

作者簡介：

Giuseppe Carleo于2018年加入了位于美國計算量子物理中心的Flatiron研究所。2007年，他在羅馬大學獲得物理學學士學位;2011年，他在意大利國際高等研究學院獲得凝聚態理論博士學位。他在法國光學研究所和瑞士蘇黎世聯邦理工學院獲得博士后。他也是蘇黎世聯邦理工學院計算量子物理學的講師。Carleo的主要研究方向是發展先進的數值算法來研究強相互作用量子系統的挑戰性問題。他的研究應用范圍包括凝聚態物質、超冷原子和量子計算。他對量子蒙特卡羅方法的發展做出了貢獻，包括平衡和動態特性，包括時變蒙特卡羅和神經網絡量子態。在CCQ，他正在開發和推廣基于人工智能的新技術來解決量子問題。他是開源項目NetKet的創始人和開發負責人。

論文題目：

Machine Learning Techniques for Biomedical Image Segmentation: An Overview of Technical Aspects and Introduction to State-of-Art Applications

論文摘要： 近年來，在開發更精確、更有效的醫學圖像和自然圖像分割的機器學習算法方面取得了重大進展。在這篇綜述文章中，我們強調了機器學習算法在醫學圖像領域實現高效準確分割的重要作用。我們特別關注與機器學習方法在生物醫學圖像分割中的應用相關的幾個關鍵研究。我們回顧了經典的機器學習算法，如馬爾可夫隨機場、k-均值聚類、隨機森林等，雖然這些經典的學習模型往往比深度學習技術更不精確，但它們往往更具樣本效率，結構也更不復雜。我們還回顧了不同的深度學習結構，如人工神經網絡（ANNs）、卷積神經網絡（CNNs）和遞歸神經網絡（RNNs），并給出了這些學習模型在過去三年中取得的分割結果。我們強調了每種機器學習范式的成功和局限性。此外，我們還討論了與不同機器學習模型訓練相關的幾個挑戰，并提出了一些啟發式方法來解決這些挑戰。

論文主題： Machine Learning Techniques for Biomedical Image Segmentation: An Overview of Technical Aspects and Introduction to State‐of‐Art Applications

論文摘要： 近年來，在開發更精確、更有效的醫學圖像和自然圖像分割的機器學習算法方面取得了重大進展。在這篇綜述文章中，我們強調了機器學習算法在醫學影像領域實現高效準確分割的重要作用。我們特別關注與機器學習方法在生物醫學圖像分割中的應用相關的幾個關鍵研究。我們回顧了經典的機器學習算法，如馬爾可夫隨機場、k-均值聚類、隨機森林等。盡管與深度學習技術相比，此類經典學習模型往往不太準確，但它們往往更具樣本效率，結構也不太復雜。我們還回顧了不同的深度學習結構，如人工神經網絡（ANNs）、卷積神經網絡（CNNs）和遞歸神經網絡（RNNs），并給出了這些學習模型在過去三年中取得的分割結果。我們強調了每種機器學習范式的成功和局限性。此外，我們還討論了與不同機器學習模型訓練相關的幾個挑戰，并提出了一些啟發式方法來解決這些挑戰。

近幾年來，隨著機器學習的普及，機器學習系統的公平性問題引起了實際的道德、社會等問題。圖書《公平性與機器學習—局限與機遇》以公平性為核心問題來看待機器學習，提供了對當前機器學習實踐以及為實現公平而提出的技術修復方案的批判性思考。

社會、道德和機器學習自身等角度，介紹了目前機器學習中的公平性問題，如由于數據導致的偏置（bias）等問題。

圖書《Fairness and Machine Learning - Limitations and Opportunities》（《公平性與機器學習—局限與機遇》）以公平性為核心問題來看待機器學習，強調機器學習在道德方面的挑戰。作者希望該書盡可能地被廣泛閱讀，但在寫作時依然堅持著技術的嚴謹性。該書并沒有提供包羅萬象的對公平性完整的正式定義，也沒有提出一個快速解決社會對自動決策擔憂的修復方案。

解決機器學習公平性問題需要認真理解機器學習工具的局限性。該書提供了對當前機器學習實踐以及為實現公平而提出的技術修復方案的批判性思考。雖然這些問題都沒有簡單的答案，作者希望這本書能夠幫助讀者更深層次地理解如何構建負責任的機器學習系統。

題目：High-performance medicine: the convergence of human and artificial intelligence

摘要： 人工智能的使用，尤其是深度學習子類型的使用。在醫學上，人工智能在三個層面產生影響：對臨床醫生而言，主要是通過快速，準確的圖像解釋；通過改善工作流程和減少醫療錯誤的潛力來改善衛生系統；對于患者而言，使他們能夠處理自己的數據以促進健康。本文將討論當前的局限性，包括偏見，隱私和安全性以及缺乏透明度，以及這些應用程序的未來發展方向。隨著時間的推移，準確性，生產力和工作流程的顯著改善可能會實現，但是否會用于改善患者與醫生之間的關系仍有待觀察。

作者介紹： Topol博士在Modern Healthcare 2012年的民意調查中被選為美國最具影響力的內科醫生執行官，致力于基因組和無線數字創新技術，以重塑醫學的未來。他是加利福尼亞州拉霍亞市斯克里普斯市的一名實踐心臟病專家，并因克利夫蘭診所作為心臟保健領先中心的地位而廣受贊譽。在那里，他開了一所醫學院，領導了世界范圍內的臨床試驗，以改善心臟病的治療，并率先發現了增加心臟病發作易感性的基因。