In many domains, worst-case guarantees on the performance (e.g., prediction accuracy) of a decision function subject to distributional shifts and uncertainty about the environment are crucial. In this work we develop a method to quantify the robustness of decision functions with respect to credal Bayesian networks, formal parametric models of the environment where uncertainty is expressed through credal sets on the parameters. In particular, we address the maximum marginal probability (MARmax) problem, that is, determining the greatest probability of an event (such as misclassification) obtainable for parameters in the credal set. We develop a method to faithfully transfer the problem into a constrained optimization problem on a probabilistic circuit. By performing a simple constraint relaxation, we show how to obtain a guaranteed upper bound on MARmax in linear time in the size of the circuit. We further theoretically characterize this constraint relaxation in terms of the original Bayesian network structure, which yields insight into the tightness of the bound. We implement the method and provide experimental evidence that the upper bound is often near tight and demonstrates improved scalability compared to other methods.


翻译:在许多领域,受分布变化和环境不确定性影响的决策函数的性能最差的保证(例如预测准确性)至关重要。在这项工作中,我们开发了一种方法,以量化对古巴伊西亚网络的决策功能的稳健性,正式的环境参数参数模型,其不确定性表现在参数的背面上。特别是,我们解决了最大边际概率(Malmax)问题,即确定一个事件的最大概率(例如错误分类),以利于圆形的参数。我们开发了一种方法,忠实地将问题转移到概率电路的有限优化问题中。我们通过简单的约束放松,展示了如何在电路大小线性时在马勒上获得有保障的上限约束。我们从理论上进一步将这种限制从原始巴伊斯网络结构的角度加以定性,从而洞察到捆绑的紧性。我们实施了这种方法,并提供实验性证据,证明上限往往接近于其他方法,并表明比其他方法更精确的伸缩性。

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