Deep discriminative approaches like random forests and deep neural networks have recently found applications in many important real-world scenarios. However, deploying these learning algorithms in safety-critical applications raises concerns, particularly when it comes to ensuring confidence calibration for both in-distribution and out-of-distribution data points. Many popular methods for in-distribution (ID) calibration, such as isotonic regression and Platt's sigmoidal regression, exhibit excellent ID calibration performance but often at the cost of classification accuracy. Moreover, these methods are not calibrated for the entire feature space, leading to overconfidence in the case of out-of-distribution (OOD) samples. In this paper, we leveraged the fact that deep models, including both random forests and deep-nets, learn internal representations which are unions of polytopes with affine activation functions to conceptualize them both as partitioning rules of the feature space. We replace the affine function in each polytope populated by the training data with a Gaussian kernel. We propose sufficient conditions for our proposed methods to be consistent estimators of the corresponding class conditional densities. Moreover, our experiments on both tabular and vision benchmarks show that the proposed approaches obtain well-calibrated posteriors while mostly preserving or improving the classification accuracy of the original algorithm for in-distribution region, and extrapolates beyond the training data to handle out-of-distribution inputs appropriately.


翻译:深度判别方法,如随机森林和深度神经网络,近年来在众多重要现实场景中得到应用。然而,将这些学习算法部署到安全关键应用中引发了担忧,尤其是在确保对分布内和分布外数据点都实现置信度校准时。许多流行的分布内校准方法,例如等渗回归和Platt的S型回归,表现出优异的分布内校准性能,但往往以牺牲分类准确率为代价。此外,这些方法并未针对整个特征空间进行校准,导致在分布外样本情况下出现过自信。在本文中,我们利用这样一个事实:包括随机森林和深度网络在内的深度模型学习到的内部表示是带有仿射激活函数的多面体并集,从而将两者均概念化为特征空间的分区规则。我们将训练数据填充的每个多面体中的仿射函数替换为高斯核。我们提出了充分条件,使得所提出的方法能够一致地估计相应的类别条件密度。此外,我们在表格和视觉基准上的实验表明,所提出的方法在大多保持或提高原始算法在分布内区域的分类准确率的同时,获得了良好校准的后验概率,并能超越训练数据进行外推,从而恰当处理分布外输入。

0
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
【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
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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
47+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
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
2+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
VIP会员
最新内容
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
7+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
7+阅读 · 6月4日
《人工智能的挑战:算法战的想象与现实》
专知会员服务
8+阅读 · 6月4日
首场人工智能战争:Maven如何重塑武装冲突
专知会员服务
5+阅读 · 6月4日
《通往人工通用智能之路上的均衡策略》
专知会员服务
7+阅读 · 6月3日
《Palantir的科技生态系统》
专知会员服务
20+阅读 · 6月2日
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
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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
47+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
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
2+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员