Quantile regression is a fundamental problem in statistical learning motivated by a need to quantify uncertainty in predictions, or to model a diverse population without being overly reductive. For instance, epidemiological forecasts, cost estimates, and revenue predictions all benefit from being able to quantify the range of possible values accurately. As such, many models have been developed for this problem over many years of research in statistics, machine learning, and related fields. Rather than proposing yet another (new) algorithm for quantile regression we adopt a meta viewpoint: we investigate methods for aggregating any number of conditional quantile models, in order to improve accuracy and robustness. We consider weighted ensembles where weights may vary over not only individual models, but also over quantile levels, and feature values. All of the models we consider in this paper can be fit using modern deep learning toolkits, and hence are widely accessible (from an implementation point of view) and scalable. To improve the accuracy of the predicted quantiles (or equivalently, prediction intervals), we develop tools for ensuring that quantiles remain monotonically ordered, and apply conformal calibration methods. These can be used without any modification of the original library of base models. We also review some basic theory surrounding quantile aggregation and related scoring rules, and contribute a few new results to this literature (for example, the fact that post sorting or post isotonic regression can only improve the weighted interval score). Finally, we provide an extensive suite of empirical comparisons across 34 data sets from two different benchmark repositories.


翻译:分位数回归是统计学习中的一个基本问题,其动机源于量化预测不确定性或对多样化群体进行建模(避免过度简化)的需求。例如,流行病学预测、成本估算和收入预测均受益于能够准确量化可能值的范围。因此,经过统计学、机器学习及相关领域的多年研究,已针对该问题开发出众多模型。本文并非提出又一个(新的)分位数回归算法,而是采用元视角:研究聚合任意数量的条件分位数模型的方法,以提升精度和鲁棒性。我们考虑加权集成方法,其中权重不仅可以在单个模型间变化,还可以随分位数水平和特征值变化。本文考虑的所有模型均可使用现代深度学习工具包进行拟合,因此(从实现角度)具有广泛可及性和可扩展性。为提高预测分位数(等价于预测区间)的精度,我们开发了确保分位数单调有序的工具,并应用保形校准方法。这些方法无需修改原始基础模型库即可使用。我们还回顾了围绕分位数聚合及相关评分规则的基础理论,并为该文献贡献了一些新结果(例如,排序后或保序回归后处理仅能改善加权区间评分)。最后,我们在来自两个不同基准库的34个数据集上进行了广泛的实证比较。

0
下载
关闭预览

相关内容

统计学(Statistics)是研究收集、分析、解读、展示及组织(collection, analysis, interpretation, presentation and organization)数据的学科,通过量化地研究随机性,从而理解数据的产生机制,并进行判别、预测、优化、决策。统计学理论和方法是很多现代科学分支的支柱,其广泛的应用深刻地影响现代生活,具有代表性的应用领域包括: 生物/医学(生物统计学,基因统计学,生物信息学,制药学等)
社会学/环境学(社会统计学,心理学,人口学,空间统计学,环境统计学等)
工业工程学(质量控制,可靠性分析等)
经济学/金融学(精算学,金融统计学等)
工程学/计算机科学(统计学习,数据挖掘,信号/图像采样/处理等)
基础科学(统计物理学,统计化学等)
【ICML2023】通过离散扩散建模实现高效和度引导的图生成
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11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
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
量化金融强化学习论文集合
专知
14+阅读 · 2019年12月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
LibRec 精选:推荐系统的论文与源码
LibRec智能推荐
14+阅读 · 2018年11月29日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8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
5+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月2日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月1日
VIP会员
最新内容
综述 | OPSD:大语言模型的在线策略自蒸馏
专知会员服务
3+阅读 · 6月1日
帕兰蒂尔Maven:军事人工智能的新纪元
专知会员服务
7+阅读 · 6月1日
超越网格:作战环境对炮兵的影响
专知会员服务
3+阅读 · 5月31日
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
6+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
7+阅读 · 5月30日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
量化金融强化学习论文集合
专知
14+阅读 · 2019年12月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
LibRec 精选:推荐系统的论文与源码
LibRec智能推荐
14+阅读 · 2018年11月29日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
相关基金
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
5+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员