Achieving robust uncertainty quantification for deep neural networks represents an important requirement in many real-world applications of deep learning such as medical imaging where it is necessary to assess the reliability of a neural network's prediction. Bayesian neural networks are a promising approach for modeling uncertainties in deep neural networks. Unfortunately, generating samples from the posterior distribution of neural networks is a major challenge. One significant advance in that direction would be the incorporation of adaptive step sizes, similar to modern neural network optimizers, into Monte Carlo Markov chain sampling algorithms without significantly increasing computational demand. Over the past years, several papers have introduced sampling algorithms with claims that they achieve this property. However, do they indeed converge to the correct distribution? In this paper, we demonstrate that these methods can have a substantial bias in the distribution they sample, even in the limit of vanishing step sizes and at full batch size.


翻译:对于深度神经网络而言,实现稳健的不确定性量化是许多实际应用(如医学影像)的重要需求,因为需要评估神经网络预测的可靠性。贝叶斯神经网络是建模深度神经网络不确定性的有效方法。然而,从神经网络后验分布中生成样本仍是一个重大挑战。该领域的一个关键进展是在不显著增加计算需求的前提下,将类似现代神经网络优化器的自适应步长引入马尔可夫链蒙特卡洛采样算法。过去几年中,多篇论文宣称提出了实现该特性的采样算法,但这些算法是否真正收敛于正确的分布?本文证明,即使步长趋近于零且采用全批次处理,这些方法仍可能在采样分布中引入显著偏差。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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