Uncertainty estimation is a key factor that makes deep learning reliable in practical applications. Recently proposed evidential neural networks explicitly account for different uncertainties by treating the network's outputs as evidence to parameterize the Dirichlet distribution, and achieve impressive performance in uncertainty estimation. However, for high data uncertainty samples but annotated with the one-hot label, the evidence-learning process for those mislabeled classes is over-penalized and remains hindered. To address this problem, we propose a novel method, \textit{Fisher Information-based Evidential Deep Learning} ($\mathcal{I}$-EDL). In particular, we introduce Fisher Information Matrix (FIM) to measure the informativeness of evidence carried by each sample, according to which we can dynamically reweight the objective loss terms to make the network more focus on the representation learning of uncertain classes. The generalization ability of our network is further improved by optimizing the PAC-Bayesian bound. As demonstrated empirically, our proposed method consistently outperforms traditional EDL-related algorithms in multiple uncertainty estimation tasks, especially in the more challenging few-shot classification settings.


翻译:不确定性的估算是一个关键因素,它使得在实际应用中深层学习变得可靠。最近提出的证据神经网络通过将网络产出作为参数化Drichlet分布和在不确定性估计中取得令人印象深刻的业绩的证据,明确反映了不同的不确定性。然而,对于高数据不确定性样本,但用单热标签附加注释,这些标签错误的类别的证据学习过程过于依赖,并且仍然受到阻碍。为了解决这一问题,我们提出了一种新的方法,\ textit{Fisher信息基础深层学习}($\mathcal{I}$-EDL)。特别是,我们引入了渔业信息矩阵,以衡量每个样本所进行证据的丰富性,据此我们可以动态地重新权衡客观损失术语,使网络更加侧重于不确定性类别的代表性学习。我们网络的总体化能力通过优化PAC-Bayesian绑定线而得到进一步提高。从经验上看,我们拟议的方法在多重不确定性估计任务中,特别是在更具挑战性的少数分类环境中,始终超越了与EDL相关的传统算法。</s>

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