The invariance principle from causality is at the heart of notable approaches such as invariant risk minimization (IRM) that seek to address out-of-distribution (OOD) generalization failures. Despite the promising theory, invariance principle-based approaches fail in common classification tasks, where invariant (causal) features capture all the information about the label. Are these failures due to the methods failing to capture the invariance? Or is the invariance principle itself insufficient? To answer these questions, we revisit the fundamental assumptions in linear regression tasks, where invariance-based approaches were shown to provably generalize OOD. In contrast to the linear regression tasks, we show that for linear classification tasks we need much stronger restrictions on the distribution shifts, or otherwise OOD generalization is impossible. Furthermore, even with appropriate restrictions on distribution shifts in place, we show that the invariance principle alone is insufficient. We prove that a form of the information bottleneck constraint along with invariance helps address key failures when invariant features capture all the information about the label and also retains the existing success when they do not. We propose an approach that incorporates both of these principles and demonstrate its effectiveness in several experiments.


翻译:因果关系的偏差原则是一些值得注意的方法的核心,例如试图解决分配外(OOD)一般化失败的不易风险最小化(IRM),这些方法试图解决分配外(OOD)一般化失败的问题。尽管理论很有希望,但基于原则的不易做法在共同分类任务中却失败,因为其中不易(causal)特征能捕捉关于标签的所有信息。这些失败是因为方法未能捕捉差异性(causal)造成的吗?还是因为偏差原则本身不够充分?为了回答这些问题,我们重新审视线性回归任务中的基本假设,其中显示基于差异的方法可以使OOOOD普遍化。与线性回归任务相反,我们表明对于线性分类任务,我们需要对分配转移实行更严格的限制,否则OOODD一般化是不可能的。此外,即使对分配上的变化作了适当的限制,我们也表明,单因方法的偏差原则本身是不够的。我们证明,一种信息瓶颈的制约形式加上不易性制约有助于解决关键的失败问题,当差异特性能捕捉到关于标签的所有信息的信息,并且保留现有的成功经验。我们提议一种方法,同时将这些原则纳入这些原则。

0
下载
关闭预览

相关内容

迄今为止,产品设计师最友好的交互动画软件。

专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium7
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月15日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
0+阅读 · 2013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
0+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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
14+阅读 · 2022年5月6日
Arxiv
38+阅读 · 2021年8月31日
Arxiv
31+阅读 · 2021年6月30日
Arxiv
14+阅读 · 2020年12月17日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium7
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月15日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
相关基金
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
0+阅读 · 2013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
0+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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员