Deploying deep learning models in safety-critical applications remains a very challenging task, mandating the provision of assurances for the dependable operation of these models. Uncertainty quantification (UQ) methods estimate the model's confidence per prediction, informing decision-making by considering the effect of randomness and model misspecification. Despite the advances of state-of-the-art UQ methods, they are computationally expensive or produce conservative prediction sets/intervals. We introduce MC-CP, a novel hybrid UQ method that combines a new adaptive Monte Carlo (MC) dropout method with conformal prediction (CP). MC-CP adaptively modulates the traditional MC dropout at runtime to save memory and computation resources, enabling predictions to be consumed by CP, yielding robust prediction sets/intervals. Throughout comprehensive experiments, we show that MC-CP delivers significant improvements over advanced UQ methods, like MC dropout, RAPS and CQR, both in classification and regression benchmarks. MC-CP can be easily added to existing models, making its deployment simple.


翻译:在安全关键应用中部署深度学习模型仍然是一项极具挑战性的任务,必须为此类模型的可靠运行提供保证。不确定性量化(UQ)方法通过评估模型每次预测的置信度,考虑随机性和模型设定偏差的影响来辅助决策。尽管当前最先进的UQ方法取得了进展,但它们在计算上昂贵或产生保守的预测集/区间。我们提出MC-CP,一种新型混合UQ方法,它结合了自适应蒙特卡洛(MC)丢弃法与保形预测(CP)。MC-CP在运行时自适应地调节传统MC丢弃法以节省内存和计算资源,使预测结果能够被CP使用,从而生成稳健的预测集/区间。通过全面的实验,我们证明MC-CP在分类和回归基准测试中均比先进的UQ方法(如MC丢弃法、RAPS和CQR)实现了显著改进。MC-CP可轻松添加到现有模型中,使其部署变得简便。

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