The Bayes Error Rate (BER) is the fundamental limit on the achievable generalizable classification accuracy of any machine learning model due to inherent uncertainty within the data. BER estimators offer insight into the difficulty of any classification problem and set expectations for optimal classification performance. In order to be useful, the estimators must also be accurate with a limited number of samples on multivariate problems with unknown class distributions. To determine which estimators meet the minimum requirements for "usefulness", an in-depth examination of their accuracy is conducted using Monte Carlo simulations with synthetic data in order to obtain their confidence bounds for binary classification. To examine the usability of the estimators for real-world applications, new non-linear multi-modal test scenarios are introduced. In each scenario, 2500 Monte Carlo simulations per scenario are run over a wide range of BER values. In a comparison of k-Nearest Neighbor (kNN), Generalized Henze-Penrose (GHP) divergence and Kernel Density Estimation (KDE) techniques, results show that kNN is overwhelmingly the more accurate non-parametric estimator. In order to reach the target of an under 5% range for the 95% confidence bounds, the minimum number of required samples per class is 1000. As more features are added, more samples are needed, so that 2500 samples per class are required at only 4 features. Other estimators do become more accurate than kNN as more features are added, but continuously fail to meet the target range.


翻译:贝叶斯错误率(BER)是由于数据内在不确定性导致的任何机器学习模型可达到的泛化分类精度的基本极限。BER估计器能够揭示任何分类问题的难度,并为最优分类性能设定预期。为了具备实用性,这些估计器还必须在类别分布未知的多变量问题上,利用有限样本数量实现准确估计。为了确定哪些估计器满足"实用性"的最低要求,本文采用合成数据的蒙特卡洛模拟对其准确性进行深入检验,以获得二元分类的置信区间。为检验估计器在实际应用中的可用性,本文引入了新的非线性多模态测试场景。在每个场景中,针对广泛的BER值范围进行了2500次蒙特卡洛模拟。通过对k-最近邻(kNN)、广义Henze-Penrose(GHP)散度和核密度估计(KDE)技术的比较,结果表明kNN在非参数估计器中具有显著更高的准确性。为达到95%置信区间宽度低于5%的目标,每个类别所需的最小样本量为1000。随着特征数量的增加,所需样本量也相应增加,在仅含4个特征时每个类别就需要2500个样本。虽然其他估计器在特征增加时准确性会超过kNN,但始终无法达到目标区间范围。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
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
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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+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
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
Arxiv
0+阅读 · 2025年10月27日
Arxiv
0+阅读 · 2025年10月23日
Arxiv
29+阅读 · 2023年2月10日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21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
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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+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
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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员