Efficient uncertainty quantification (UQ) is essential for trustworthy large-scale learning. Existing UQ methods for regression tasks mainly operate under the assumption that the conditional label marginal satisfies single-peak parametric models, e.g., Gaussians, where the negative log-likelihood function simplifies to the mean square error. However, such single-peak assumptions fail in regression tasks featuring multi-modal distributions. On the other hand, semi-parametric methods which achieve strong regression performance for multi-modal distributions often lack efficient quantification on their prediction variances. In this work, we extend UQ techniques based on Variational Bayesian Inference (VBI) to two widely used semi-parametric regression models that yield histogram-like reconstructions of the conditional label densities: Quantile Regression (QR) and Classification Restoration (CR). Our approach introduces a unified, distribution-agnostic framework that simultaneously achieves accurate estimation of complex conditional distributions and highly efficient UQ. Theoretically, our method is grounded in novel formulations of QR and CR within the VBI framework, yielding analytic Evidence Lower Bounds (ELBO) to streamline training and a closed-form or analytically approximated predictive density for efficient inference. Empirically, we evaluate our methods on three large-scale regression benchmarks with multi-modal label distributions. Our framework outperforms state-of-the-art multi-modal regression baselines, and even matches predictive performance of computationally expensive ensemble models. Furthermore, by leveraging epistemic uncertainty estimation, our approach enables highly data-efficient active learning strategies.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

综述 | 多模态大模型的不确定性感知决策
专知会员服务
11+阅读 · 8月19日
COLING2024|不平衡场景下的多模态知识图谱补全
专知会员服务
23+阅读 · 2024年3月23日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
基于深度元学习的因果推断新方法
图与推荐
12+阅读 · 2020年7月21日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
李宏毅-201806-中文-Deep Reinforcement Learning精品课程分享
深度学习与NLP
15+阅读 · 2018年6月20日
国家自然科学基金
6+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
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
1+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
11+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 8月19日
VIP会员
最新内容
俄罗斯如何拦截乌克兰无人机与巡航导弹
专知会员服务
8+阅读 · 10月15日
《武器-目标分配问题:精确与近似求解算法》
专知会员服务
9+阅读 · 10月15日
综述|谁来改进机器人?迈向物理递归自我改进
专知会员服务
9+阅读 · 10月14日
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
10+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
13+阅读 · 10月13日
相关VIP内容
综述 | 多模态大模型的不确定性感知决策
专知会员服务
11+阅读 · 8月19日
COLING2024|不平衡场景下的多模态知识图谱补全
专知会员服务
23+阅读 · 2024年3月23日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
相关基金
国家自然科学基金
6+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
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
1+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
11+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员