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本教程將是關于無監督學習和強化學習的交叉。隨著自然語言處理中基于語言模型的預訓練和計算機視覺中的對比學習的出現，無監督學習(UL)在過去幾年中真正得到了發展。在這些領域中，無監督預訓練的一些主要優勢是在下游有監督學習任務中出現的數據效率。在如何將這些技術應用于強化學習和機器人方面，社區中有很多人感興趣。考慮到問題的連續決策性質，RL和機器人技術比被動地從互聯網上的圖像和文本中學習面臨更大的挑戰，它可能不會那么簡單。本教程將涵蓋如何在強化學習中應用和使用無監督學習的基本模塊，希望人們可以帶回最新的最先進的技術和實踐的知識，以及在這個具有挑戰性和有趣的交叉領域的廣泛的未來可能性和研究方向。

//icml.cc/Conferences/2021/Schedule

人類具有不斷從經驗中學習的非凡能力。我們不僅可以把以前學到的知識和技能運用到新的情況下，我們也可以把這些作為以后學習的基礎。人工智能(AI)的宏偉目標之一是構建一個人工的“持續學習”代理，通過自主增量開發越來越復雜的知識和技能，從自身經驗構建對世界的復雜理解(Parisi, 2019年)。然而，盡管有早期的推測和很少的先前工作(Ring, 1998; Thrun, 1998; Carlson, 2010)，很少有研究和努力致力于解決這一愿景。當前人工智能系統深受新數據或新環境的影響，這些新數據或新環境與他們所接受的訓練稍有不同(Goodfellow, 2013)。此外，學習過程通常被限制在限定和孤立的任務內的固定數據集，這可能很難導致出現更復雜和自主的智能行為。從本質上講，持續學習和適應能力，雖然經常被認為是每一個智能代理的基本支柱，但大多被排除在主要的人工智能研究重點之外。

在本教程中，我們提出根據機器學習研究和人工智能深度架構(Lomonaco, 2019)的最新進展總結這些想法的應用。從一個動機和一個簡短的歷史開始，我們將最近的持續學習進展與之前在相關主題上的研究努力聯系起來，并總結了主要方法、基準和關鍵結果方面的最新進展。在教程的第二部分，我們計劃涵蓋更多關于低監督信號的持續學習的探索性研究，以及與其他范式的關系，如無監督，半監督和強化學習。我們還將強調神經科學的最新發現對原始持續學習算法設計的影響，以及它們在現實應用中的部署。最后，我們將強調持續學習的概念，作為可持續機器學習的關鍵技術推動者及其社會影響，并概述有趣的研究問題和未來值得解決的方向。

//sites.google.com/view/cltutorial-icml2021

在為許多現實世界的問題指定獎勵方面的困難導致人們越來越關注從人的反饋中學習獎勵，比如演示。然而，通常有許多不同的獎勵功能來解釋人類的反饋，這讓智能體不確定什么是真正的獎勵功能。雖然大多數策略優化方法通過優化預期性能來處理這種不確定性，但許多應用需要規避風險行為。我們推導了一種新的策略梯度式魯棒優化方法PG-BROIL，它優化了平衡預期性能和風險的軟魯棒目標。據我們所知，PG-BROIL是第一個對獎勵假設分布魯棒的策略優化算法，該假設可以擴展到連續的MDPs。結果表明，PG-BROIL可以產生一系列從風險中性到風險厭惡的行為，并通過對沖不確定性從模糊的演示中學習，而不是尋求唯一識別演示者的獎勵功能時，表現優于最先進的模仿學習算法。

//www.zhuanzhi.ai/paper/a367014851df7b705e67adc94da69694

知識圖譜(KG)是一種靈活的結構，能夠描述數據實體之間的復雜關系。目前，大多數KG嵌入模型都是基于負采樣進行訓練的，即模型的目標是最大限度地增加KG內被連接實體的某些相似度，同時最小化被采樣的斷開實體的相似度。負抽樣通過只考慮負實例的子集，降低了模型學習的時間復雜度，這可能會由于抽樣過程的不確定性而無法提供穩定的模型性能。為了避免這一缺陷，我們提出了一種新的KG嵌入高效非采樣知識圖譜嵌入框架(NS-KGE)。其基本思想是在模型學習中考慮KG中的所有負面實例，從而避免負面抽樣。框架可應用于基于平方損失的知識圖譜嵌入模型或其損失可轉換為平方損失的模型。這種非抽樣策略的一個自然副作用是增加了模型學習的計算復雜度。為了解決這一問題，我們利用數學推導來降低非采樣損失函數的復雜度，最終為我們提供了比現有模型更好的KG嵌入效率和精度。在基準數據集上的實驗表明，NS-KGE框架在效率和準確率方面均優于傳統的基于負采樣的模型，該框架適用于大規模知識圖譜嵌入模型。

//www.zhuanzhi.ai/paper/a63903c464665db631cd3167d395a238

對話人工智能系統通過完成用戶請求或進行簡單的聊天與人類用戶進行交互。這些系統的應用范圍從個人幫助、健康幫助到客戶服務等等。在這個由三部分組成的教程中，我們將首先概述最先進的模塊化對話AI方法，這些方法通常被面向任務的對話系統所采用。然后，我們將概述當前基于序列到序列、生成的對話AI方法。我們將討論普通的基于生成的模型的挑戰和缺點，如缺乏知識、一致性、同理心、可控性、多功能性等。然后我們將強調當前的工作，以解決這些挑戰，并在改進深度生成為基礎的ConvAI。在本教程的最后一部分，我們將指出對話AI的挑戰和未來研究的可能方向，包括如何減輕不適當的回復和終身學習。我們還將概述模塊化和基于生成的對話AI的共享任務和公開可用資源。

//nips.cc/Conferences/2020/Schedule?showEvent=16657

現代機器學習(ML)的核心是高維函數的近似。傳統的方法，如用分段多項式、小波或其他固定基函數的線性組合進行逼近，都面臨著維數(CoD)的問題。我們將提供ML的數學觀點，集中在CoD的問題。我們將討論三個主要問題: 現代ML模型的近似理論和誤差分析，梯度下降算法的動力學和定性行為，以及從連續觀點的ML。我們將看到，在連續的水平上，ML可以被表示為一系列合理的漂亮的變分和類似于方程的問題。現代的ML模型/算法，如隨機特征模型和兩層殘差神經網絡模型，都可以看作是這類連續問題的特殊離散化。我們還將提供一個適合分析高維ML模型和算法的框架，并提供無CoD的結果。最后，我們將討論現代ML成功的基本原因，以及仍有待理解的微妙和神秘之處。

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不確定性的概念在機器學習中是非常重要的，并且構成了現代機器學習方法論的一個關鍵元素。近年來，由于機器學習與實際應用的相關性越來越大，它的重要性也越來越大，其中許多應用都伴隨著安全要求。在這方面，機器學習學者們發現了新的問題和挑戰，需要新的方法發展。事實上，長期以來，不確定性幾乎被視為標準概率和概率預測的同義詞，而最近的研究已經超越了傳統的方法，也利用了更一般的形式主義和不確定性計算。例如，不確定性的不同來源和類型之間的區別，例如任意不確定性和認知不確定性，在許多機器學習應用中被證明是有用的。講習班將特別注意這方面的最新發展。

綜述論文：

不確定性的概念在機器學習中是非常重要的，并且構成了機器學習方法的一個關鍵元素。按照統計傳統，不確定性長期以來幾乎被視為標準概率和概率預測的同義詞。然而，由于機器學習與實際應用和安全要求等相關問題的相關性穩步上升，機器學習學者最近發現了新的問題和挑戰，而這些問題可能需要新的方法發展。特別地，這包括區分(至少)兩種不同類型的不確定性的重要性，通常被稱為任意的和認知的。在這篇論文中，我們提供了機器學習中的不確定性主題的介紹，以及到目前為止在處理一般不確定性方面的嘗試的概述，并特別將這種區別形式化。

//www.zhuanzhi.ai/paper/8329095368761f81a7849fe5457949ed

本教程對基于模型的強化學習(MBRL)領域進行了廣泛的概述，特別強調了深度方法。MBRL方法利用環境模型來進行決策——而不是將環境視為一個黑箱——并且提供了超越無模型RL的獨特機會和挑戰。我們將討論學習過渡和獎勵模式的方法，如何有效地使用這些模式來做出更好的決策，以及規劃和學習之間的關系。我們還強調了在典型的RL設置之外利用世界模型的方式，以及在設計未來的MBRL系統時，從人類認知中可以得到什么啟示。

//sites.google.com/view/mbrl-tutorial

近年來，強化學習領域取得了令人印象深刻的成果，但主要集中在無模型方法上。然而，社區認識到純無模型方法的局限性，從高樣本復雜性、需要對不安全的結果進行抽樣，到穩定性和再現性問題。相比之下，盡管基于模型的方法在機器人、工程、認知和神經科學等領域具有很大的影響力，但在機器學習社區中，這些方法的開發還不夠充分(但發展迅速)。它們提供了一系列獨特的優勢和挑戰，以及互補的數學工具。本教程的目的是使基于模型的方法更被機器學習社區所認可和接受。鑒于最近基于模型的規劃的成功應用，如AlphaGo，我們認為對這一主題的全面理解是非常及時的需求。在教程結束時，觀眾應該獲得:

• 數學背景，閱讀并跟進相關文獻。
• 對所涉及的算法有直觀的理解(并能夠訪問他們可以使用和試驗的輕量級示例代碼)。
• 在應用基于模型的方法時所涉及到的權衡和挑戰。
• 對可以應用基于模型的推理的問題的多樣性的認識。
• 理解這些方法如何適應更廣泛的強化學習和決策理論，以及與無模型方法的關系。

人類的視覺系統證明，用極少的樣本就可以學習新的類別;人類不需要一百萬個樣本就能學會區分野外的有毒蘑菇和可食用蘑菇。可以說，這種能力來自于看到了數百萬個其他類別，并將學習到的表現形式轉化為新的類別。本報告將正式介紹機器學習與熱力學之間的聯系，以描述遷移學習中學習表征的質量。我們將討論諸如速率、畸變和分類損失等信息理論泛函如何位于一個凸的，所謂的平衡曲面上。我們規定了在約束條件下穿越該表面的動態過程，例如，一個調制速率和失真以保持分類損失不變的等分類過程。我們將演示這些過程如何完全控制從源數據集到目標數據集的傳輸，并保證最終模型的性能。

【導讀】場景優化理論（Scenario Optimization Approach）是一種基于約束樣本解決魯棒優化和機會約束優化問題的啟發式解決方案。該理論經過多年的發展，已經形成了較為系統的理論基礎。

介紹

本文從風險與復雜度（Risk and Complexity）的新角度，介紹了場景優化理論ScenarioOptimization Theory的最新進展。場景（scenario）是指源于環境的觀測樣本，場景優化（scenario approach）指使用一組可用的觀測樣本進行優化的理論，通過數據驅動優化（data-driven optimization）的思路，解決含不確定性的隨機優化和隨機決策問題。場景優化理論具有堅實的數學基礎，嘗試回答了一些基本問題，例如，如何將經驗納入決策過程，以取得優化的結果？若遇到訓練樣本中從未見過的新樣本，決策的執行效果如何？使用該理論和方法時，優化結果的魯棒性如何？該理論自2005年由M.C. Campi教授（IEEEFellow, 因該貢獻獲得2008年IEEE CSSGeorge S. Axelby outstanding paper award）等人提出以來，不斷取得新進展，已經廣泛應用于機器學習、控制系統設計、系統識別等問題，以及醫學分類、量化金融、航空運輸系統、能源系統等應用領域。本講座是M.C. Campi教授關于場景優化理論最新進展的介紹，更多相關研究可以訪問//marco-campi.unibs.it/?origin=publication_detail。

參考地址：