Conditional validity and length efficiency are two crucial aspects of conformal prediction (CP). Conditional validity ensures accurate uncertainty quantification for data subpopulations, while proper length efficiency ensures that the prediction sets remain informative. Despite significant efforts to address each of these issues individually, a principled framework that reconciles these two objectives has been missing in the CP literature. In this paper, we develop Conformal Prediction with Length-Optimization (CPL) - a novel and practical framework that constructs prediction sets with (near-) optimal length while ensuring conditional validity under various classes of covariate shifts, including the key cases of marginal and group-conditional coverage. In the infinite sample regime, we provide strong duality results which indicate that CPL achieves conditional validity and length optimality. In the finite sample regime, we show that CPL constructs conditionally valid prediction sets. Our extensive empirical evaluations demonstrate the superior prediction set size performance of CPL compared to state-of-the-art methods across diverse real-world and synthetic datasets in classification, regression, and large language model-based multiple choice question answering. An Implementation of our algorithm can be accessed at the following link: https://github.com/shayankiyani98/CP.


翻译:条件有效性和长度效率是共形预测(CP)的两个关键方面。条件有效性确保了对数据子群体的准确不确定性量化,而适当的长度效率则保证了预测集保持信息性。尽管已有大量研究分别针对这两个问题展开探讨,但在CP文献中始终缺乏一个能够协调这两个目标的原理性框架。本文提出了长度优化共形预测(CPL)——一种新颖实用的框架,该框架在确保各类协变量偏移(包括边际覆盖和组条件覆盖等关键情形)下条件有效性的同时,构造出具有(近似)最优长度的预测集。在无限样本条件下,我们给出了强对偶性结果,表明CPL能够同时实现条件有效性和长度最优性。在有限样本条件下,我们证明了CPL能够构造条件有效的预测集。我们通过大量实证评估表明,在分类、回归以及基于大语言模型的多项选择题回答任务中,相较于现有先进方法,CPL在多样化的真实世界数据集和合成数据集上均展现出更优的预测集尺寸性能。算法实现可通过以下链接获取:https://github.com/shayankiyani98/CP。

1
下载
关闭预览

相关内容

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
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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
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
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
14+阅读 · 2021年7月20日
Adversarial Mutual Information for Text Generation
Arxiv
13+阅读 · 2020年6月30日
A Survey on Deep Learning for Named Entity Recognition
Arxiv
26+阅读 · 2020年3月13日
Arxiv
45+阅读 · 2019年12月20日
Arxiv
26+阅读 · 2019年11月24日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15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
相关论文
Arxiv
14+阅读 · 2021年7月20日
Adversarial Mutual Information for Text Generation
Arxiv
13+阅读 · 2020年6月30日
A Survey on Deep Learning for Named Entity Recognition
Arxiv
26+阅读 · 2020年3月13日
Arxiv
45+阅读 · 2019年12月20日
Arxiv
26+阅读 · 2019年11月24日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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
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
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员