We study methods for estimating model uncertainty for neural networks (NNs) in regression. To isolate the effect of model uncertainty, we focus on a noiseless setting with scarce training data. We introduce five important desiderata regarding model uncertainty that any method should satisfy. However, we find that established benchmarks often fail to reliably capture some of these desiderata, even those that are required by Bayesian theory. To address this, we introduce a new approach for capturing model uncertainty for NNs, which we call Neural Optimization-based Model Uncertainty (NOMU). The main idea of NOMU is to design a network architecture consisting of two connected sub-NNs, one for model prediction and one for model uncertainty, and to train it using a carefully-designed loss function. Importantly, our design enforces that NOMU satisfies our five desiderata. Due to its modular architecture, NOMU can provide model uncertainty for any given (previously trained) NN if given access to its training data. We evaluate NOMU in various regressions tasks and noiseless Bayesian optimization (BO) with costly evaluations. In regression, NOMU performs at least as well as state-of-the-art methods. In BO, NOMU even outperforms all considered benchmarks.


翻译:研究神经网络在回归中的模型不确定性的方法。为了分离模型不确定性的影响,我们侧重于无噪音的模型不确定性。我们引入了5种关于任何方法都应满足的模型不确定性的重要偏差。然而,我们发现,既定基准往往没有可靠地捕捉到其中一些偏差,甚至是巴伊西亚理论所要求的偏差。为了解决这个问题,我们引入了一种新的方法来捕捉NNN的模型不确定性,我们称之为以神经优化为基础的模型不确定性。NOMU的主要想法是设计一个由两个连接的子NNW组成的网络结构,一个用于模型预测,一个用于模型不确定性,并使用精心设计的损失函数来培训它。重要的是,我们的设计使NOMU满足了我们五个偏差功能。由于它的模块结构,NOMU可以提供模型不确定性,任何给NNN(以前受过训练的)培训数据,我们称之为NNMU,我们在各种回归任务和无噪音海湾优化(BO)中评估各种费用高昂的任务。在回归中,NOMU至少以状态方式执行BOMU的状态。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
70+阅读 · 2022年6月28日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
238+阅读 · 2020年4月19日
专知会员服务
59+阅读 · 2020年3月19日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
161+阅读 · 2020年3月18日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29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 Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年12月20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
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12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 · 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 · 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
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
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年9月14日
Arxiv
30+阅读 · 2021年7月7日
Arxiv
12+阅读 · 2019年2月26日
VIP会员
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29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 Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年12月20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
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
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 · 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 · 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
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
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员