The empirical risk minimization approach to data-driven decision making requires access to training data drawn under the same conditions as those that will be faced when the decision rule is deployed. However, in a number of settings, we may be concerned that our training sample is biased in the sense that some groups (characterized by either observable or unobservable attributes) may be under- or over-represented relative to the general population; and in this setting empirical risk minimization over the training set may fail to yield rules that perform well at deployment. We propose a model of sampling bias called conditional $\Gamma$-biased sampling, where observed covariates can affect the probability of sample selection arbitrarily much but the amount of unexplained variation in the probability of sample selection is bounded by a constant factor. Applying the distributionally robust optimization framework, we propose a method for learning a decision rule that minimizes the worst-case risk incurred under a family of test distributions that can generate the training distribution under $\Gamma$-biased sampling. We apply a result of Rockafellar and Uryasev to show that this problem is equivalent to an augmented convex risk minimization problem. We give statistical guarantees for learning a model that is robust to sampling bias via the method of sieves, and propose a deep learning algorithm whose loss function captures our robust learning target. We empirically validate our proposed method in a case study on prediction of mental health scores from health survey data and a case study on ICU length of stay prediction.


翻译:数据驱动决策的经验风险最小化方法要求获取与决策规则部署时面临条件相同的训练数据。然而,在某些情况下,我们可能担心训练样本存在偏差,即某些群体(由可观测或不可观测属性表征)相对于总体可能代表性不足或过度代表;在此情境下,对训练集进行经验风险最小化可能无法产生在部署时表现良好的规则。我们提出一种称为条件$\Gamma$偏差抽样的抽样偏差模型,其中观测协变量可对样本选择概率产生任意程度的影响,但样本选择概率中未解释的变异量受常数因子限制。应用分布鲁棒优化框架,我们提出一种学习决策规则的方法,该规则能最小化在测试分布族下产生的最坏情况风险,这些测试分布可在$\Gamma$偏差抽样下生成训练分布。我们应用Rockafellar和Uryasev的结果证明该问题等价于一个增强的凸风险最小化问题。通过筛法我们为学习对抽样偏差具有鲁棒性的模型提供了统计保证,并提出一种深度学习算法,其损失函数能捕捉我们的鲁棒学习目标。我们在心理健康评分预测(基于健康调查数据)和ICU住院时长预测两个案例研究中实证验证了所提方法的有效性。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年11月14日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员