Algorithmic stability is a concept from learning theory that expresses the degree to which changes to the input data (e.g., removal of a single data point) may affect the outputs of a regression algorithm. Knowing an algorithm's stability properties is often useful for many downstream applications -- for example, stability is known to lead to desirable generalization properties and predictive inference guarantees. However, many modern algorithms currently used in practice are too complex for a theoretical analysis of their stability properties, and thus we can only attempt to establish these properties through an empirical exploration of the algorithm's behavior on various data sets. In this work, we lay out a formal statistical framework for this kind of "black-box testing" without any assumptions on the algorithm or the data distribution and establish fundamental bounds on the ability of any black-box test to identify algorithmic stability.


翻译:解析稳定性是一个概念,它来自学习理论,表明输入数据的变化(例如删除一个数据点)在多大程度上会影响回归算法的输出。了解算法的稳定性属性对于许多下游应用来说往往有用,例如,据知稳定性会导致可取的概括性属性和预测性推导保证。然而,目前实践中使用的许多现代算法对于其稳定性属性的理论分析来说过于复杂,因此我们只能尝试通过对各种数据集的算法行为进行实证性探索来建立这些属性。在这项工作中,我们为这种“黑盒测试”制定了正式的统计框架,而没有关于算法或数据分布的任何假设,并确定了任何黑盒测试确定算法稳定性的能力的基本界限。

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在科学,计算和工程学中,黑盒是一种设备,系统或对象,可以根据其输入和输出(或传输特性)对其进行查看,而无需对其内部工作有任何了解。 它的实现是“不透明的”(黑色)。 几乎任何事物都可以被称为黑盒:晶体管,引擎,算法,人脑,机构或政府。为了使用典型的“黑匣子方法”来分析建模为开放系统的事物,仅考虑刺激/响应的行为,以推断(未知)盒子。 该黑匣子系统的通常表示形式是在该方框中居中的数据流程图。黑盒的对立面是一个内部组件或逻辑可用于检查的系统,通常将其称为白盒(有时也称为“透明盒”或“玻璃盒”)。
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