Aleatoric (data) and epistemic (knowledge) uncertainty are textbook components of Uncertainty Quantification. Jointly estimating these components has been shown to be problematic and non-trivial. As a result, there are multiple ways to disentangle these uncertainties, but current methods to evaluate them are insufficient. We propose that aleatoric and epistemic uncertainty estimates should be orthogonally disentangled - meaning that each uncertainty is not affected by the other - a necessary condition that is often not met. We prove that orthogonality and consistency and necessary and sufficient criteria for disentanglement, and construct Uncertainty Disentanglement Error as a metric to measure these criteria, with further empirical evaluation showing that finetuned models give different orthogonality results than models trained from scratch and that UDE can be optimized for through dropout rate. We demonstrate a Deep Ensemble trained from scratch on ImageNet-1k with Information Theoretic disentangling achieves consistent and orthogonal estimates of epistemic uncertainty, but estimates of aleatoric uncertainty still fail on orthogonality.


翻译:偶然性(数据)不确定性和认知性(知识)不确定性是不确定性量化中的经典组成部分。联合估计这些成分已被证明存在问题且非易事。因此,存在多种解耦这些不确定性的方法,但目前评估这些方法的手段尚不充分。我们提出,偶然性和认知性不确定性估计应被正交解耦——即每种不确定性不受另一种影响——这是一个常未满足的必要条件。我们证明正交性和一致性是解耦的充分必要条件,并构建了不确定性解耦误差作为度量这些准则的指标,进一步的实证评估表明,微调模型给出的正交性结果与从头训练的模型不同,且不确定性解耦误差可通过丢弃率进行优化。我们证明,在ImageNet-1k上使用信息论解耦方法从头训练的深度集成模型能获得一致且正交的认知性不确定性估计,但偶然性不确定性的估计在正交性上仍然失败。

0
下载
关闭预览

相关内容

【CMU博士论文】校准不确定性量化的方法及其效用解析
专知会员服务
22+阅读 · 2025年9月1日
【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
【CMU博士论文】分布偏移下的不确定性量化,226页pdf
专知会员服务
31+阅读 · 2023年9月30日
专知会员服务
92+阅读 · 2021年7月9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
用模型不确定性理解模型
论智
11+阅读 · 2018年9月5日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017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
3+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
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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
VIP会员
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017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
3+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
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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员