To build robust, fair, and safe AI systems, we would like our classifiers to say ``I don't know'' when facing test examples that are difficult or fall outside of the training classes.The ubiquitous strategy to predict under uncertainty is the simplistic \emph{reject-or-classify} rule: abstain from prediction if epistemic uncertainty is high, classify otherwise.Unfortunately, this recipe does not allow different sources of uncertainty to communicate with each other, produces miscalibrated predictions, and it does not allow to correct for misspecifications in our uncertainty estimates. To address these three issues, we introduce \emph{unified uncertainty calibration (U2C)}, a holistic framework to combine aleatoric and epistemic uncertainties. U2C enables a clean learning-theoretical analysis of uncertainty estimation, and outperforms reject-or-classify across a variety of ImageNet benchmarks.


翻译:为了构建鲁棒、公平且安全的AI系统,我们希望分类器在面对困难或超出训练类别的测试样本时能够表达“我不知道”。在不确定性下进行预测的普遍策略是简单的“拒绝或分类”规则:当认知不确定性较高时放弃预测,否则进行分类。遗憾的是,该策略不允许不同来源的不确定性相互沟通,会产生校准偏差的预测,也无法纠正不确定性估计中的错误设定。为解决这三个问题,我们提出“统一不确定性校准(U2C)”——一个整合偶然不确定性与认知不确定性的整体框架。U2C支持对不确定性估计进行清晰的学习理论分析,并在多种ImageNet基准测试中优于“拒绝或分类”方法。

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