Deep ensemble is a simple and straightforward approach for approximating Bayesian inference and has been successfully applied to many classification tasks. This study aims to comprehensively investigate this approach in the multi-output regression task to predict the aerodynamic performance of a missile configuration. By scrutinizing the effect of the number of neural networks used in the ensemble, an obvious trend toward underconfidence in estimated uncertainty is observed. In this context, we propose the deep ensemble framework that applies the post-hoc calibration method, and its improved uncertainty quantification performance is demonstrated. It is compared with Gaussian process regression, the most prevalent model for uncertainty quantification in engineering, and is proven to have superior performance in terms of regression accuracy, reliability of estimated uncertainty, and training efficiency. Finally, the impact of the suggested framework on the results of Bayesian optimization is examined, showing that whether or not the deep ensemble is calibrated can result in completely different exploration characteristics. This framework can be seamlessly applied and extended to any regression task, as no special assumptions have been made for the specific problem used in this study.


翻译:深度集成是逼近贝叶斯推断的简单直接方法,已成功应用于许多分类任务。本研究旨在全面探究这种方法在多输出回归任务中的应用,以预测导弹构型的空气动力学性能。通过研究采用集成中神经网络数量的影响,发现一种明显的低估不确定性趋势。在此背景下,我们提出了应用后处理校准方法的深度集成框架,展示了其改善的不确定性量化性能。它与高斯过程回归进行比较,在回归精度、不确定性估计的可靠性和训练效率方面证明了具有更好的性能。最后,我们研究了建议框架对贝叶斯优化结果的影响并表明深度集成是否校准可以产生完全不同的探索特性。该框架可以无缝地应用和扩展到任何回归任务中,因为没有针对本研究使用的特定问题做出特殊假设。

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