Rigorous uncertainty quantification is essential for the safe deployment of autonomous systems in unconstrained environments. Conformal Prediction (CP) provides a distribution-free framework for this task, yet its standard formulations rely on exchangeability assumptions that are violated by the distribution shifts inherent in real-world robotics. Existing online CP methods maintain target coverage by adaptively scaling the conformal threshold, but typically employ a static nonconformity score function. We show that this fixed geometry leads to highly conservative, volume-inefficient prediction regions when environments undergo structural shifts. To address this, we propose \textbf{AdaptNC}, a framework for the joint online adaptation of both the nonconformity score parameters and the conformal threshold. AdaptNC leverages an adaptive reweighting scheme to optimize score functions, and introduces a replay buffer mechanism to mitigate the coverage instability that occurs during score transitions. We evaluate AdaptNC on diverse robotic benchmarks involving multi-agent policy changes, environmental changes and sensor degradation. Our results demonstrate that AdaptNC significantly reduces prediction region volume compared to state-of-the-art threshold-only baselines while maintaining target coverage levels.


翻译:严格的量化不确定性对于在无约束环境中安全部署自主系统至关重要。顺应性预测为此提供了一个无需分布假设的框架,但其标准公式依赖于可交换性假设,而现实世界机器人学固有的分布偏移会违反该假设。现有的在线CP方法通过自适应调整顺应性阈值来维持目标覆盖率,但通常采用静态的非一致性评分函数。我们证明,当环境发生结构性变化时,这种固定的几何结构会导致预测区域高度保守且体积效率低下。为解决这一问题,我们提出了\textbf{AdaptNC},一个用于联合在线调整非一致性评分参数与顺应性阈值的框架。AdaptNC利用自适应重加权方案优化评分函数,并引入回放缓冲机制以缓解评分转换期间出现的覆盖率不稳定性。我们在涉及多智能体策略变化、环境变化和传感器退化的多样化机器人基准测试中评估AdaptNC。结果表明,与仅调整阈值的最先进基线方法相比,AdaptNC在保持目标覆盖率的同时,显著减少了预测区域的体积。

0
下载
关闭预览

相关内容

【斯坦福博士论文】概率机器学习中的不确定性原理
专知会员服务
27+阅读 · 2025年8月4日
【ETHZ博士论文】分布不确定性下的决策,234页pdf
专知会员服务
49+阅读 · 2024年4月5日
「PPT」深度学习中的不确定性估计
专知
27+阅读 · 2019年7月20日
你的算法可靠吗? 神经网络不确定性度量
专知
40+阅读 · 2019年4月27日
基于机器学习的KPI自动化异常检测系统
运维帮
13+阅读 · 2017年8月16日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2月3日
VIP会员
相关VIP内容
【斯坦福博士论文】概率机器学习中的不确定性原理
专知会员服务
27+阅读 · 2025年8月4日
【ETHZ博士论文】分布不确定性下的决策,234页pdf
专知会员服务
49+阅读 · 2024年4月5日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员