Sparse decision tree optimization has been one of the most fundamental problems in AI since its inception and is a challenge at the core of interpretable machine learning. Sparse decision tree optimization is computationally hard, and despite steady effort since the 1960's, breakthroughs have only been made on the problem within the past few years, primarily on the problem of finding optimal sparse decision trees. However, current state-of-the-art algorithms often require impractical amounts of computation time and memory to find optimal or near-optimal trees for some real-world datasets, particularly those having several continuous-valued features. Given that the search spaces of these decision tree optimization problems are massive, can we practically hope to find a sparse decision tree that competes in accuracy with a black box machine learning model? We address this problem via smart guessing strategies that can be applied to any optimal branch-and-bound-based decision tree algorithm. We show that by using these guesses, we can reduce the run time by multiple orders of magnitude, while providing bounds on how far the resulting trees can deviate from the black box's accuracy and expressive power. Our approach enables guesses about how to bin continuous features, the size of the tree, and lower bounds on the error for the optimal decision tree. Our experiments show that in many cases we can rapidly construct sparse decision trees that match the accuracy of black box models. To summarize: when you are having trouble optimizing, just guess.


翻译:松散的决策树优化是AI 成立以来最根本的问题之一,也是在可解释的机器学习核心中的一项挑战。 粗糙的决策树优化在计算上非常困难, 尽管自1960年代以来做出了稳步的努力, 过去几年里,在这一问题上也只取得了突破, 主要是在寻找最佳的草原决策树的问题上。 然而, 目前的先进算法往往需要不切实际的计算时间和记忆量, 以找到一些真实世界数据集的最佳或接近最佳的树木, 特别是那些具有若干连续价值特征的数据集。 鉴于这些决策树优化问题的搜索空间非常庞大, 我们实际上能否希望找到一棵稀薄的决策树, 与黑盒机器学习模式进行精确竞争? 我们通过明智的猜测来解决这个问题, 这些策略可以适用于任何最佳的分支和有限制的决策树的算法。 我们通过这些猜测, 我们可以将运行的时间减少多个数量, 并且提供由此产生的树木可以偏离黑盒准确度和直观能力的界限。 我们的方法让我们可以猜想出如何在最精确的树上建立最精确的试验, 。

0
下载
关闭预览

相关内容

决策树(Decision Tree)是在已知各种情况发生概率的基础上,通过构成决策树来求取净现值的期望值大于等于零的概率,评价项目风险,判断其可行性的决策分析方法,是直观运用概率分析的一种图解法。由于这种决策分支画成图形很像一棵树的枝干,故称决策树。在机器学习中,决策树是一个预测模型,他代表的是对象属性与对象值之间的一种映射关系。Entropy = 系统的凌乱程度,使用算法ID3, C4.5和C5.0生成树算法使用熵。这一度量是基于信息学理论中熵的概念。 决策树是一种树形结构,其中每个内部节点表示一个属性上的测试,每个分支代表一个测试输出,每个叶节点代表一种类别。 分类树(决策树)是一种十分常用的分类方法。他是一种监管学习,所谓监管学习就是给定一堆样本,每个样本都有一组属性和一个类别,这些类别是事先确定的,那么通过学习得到一个分类器,这个分类器能够对新出现的对象给出正确的分类。这样的机器学习就被称之为监督学习。

知识荟萃

精品入门和进阶教程、论文和代码整理等

更多

查看相关VIP内容、论文、资讯等
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9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
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6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 Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+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
【推荐】深度学习目标检测概览
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月1日
【推荐】图像分类必读开创性论文汇总
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年8月15日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+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
0+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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Active Gaze Control for Foveal Scene Exploration
Arxiv
0+阅读 · 2022年8月24日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6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 Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+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
【推荐】深度学习目标检测概览
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月1日
【推荐】图像分类必读开创性论文汇总
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年8月15日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+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
0+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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008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