We study how to utilize (possibly machine-learned) predictions in a model for computing under uncertainty in which an algorithm can query unknown data. The goal is to minimize the number of queries needed to solve the problem. We consider fundamental problems such as finding the minima of intersecting sets of elements or sorting them (these problems can also be phrased as (hyper)graph orientation problems), as well as the minimum spanning tree problem. We discuss different measures for the prediction accuracy and design algorithms with performance guarantees that improve with the accuracy of predictions and that are robust with respect to very poor prediction quality. These measures are intuitive and might be of general interest for inputs involving uncertainty intervals. We show that our predictions are PAC learnable. We also provide new structural insights for the minimum spanning tree problem that might be useful in the context of explorable uncertainty regardless of predictions. Our results prove that untrusted predictions can circumvent known lower bounds in the model of explorable uncertainty. We complement our results by experiments that empirically confirm the performance of our algorithms.


翻译:我们研究如何在一种不确定情况下计算模型中使用(可能机械学的)预测,这种模型的算法可以查询未知数据。目的是尽量减少解决问题所需的查询次数。我们考虑了一些基本问题,例如找到各元素交错的微型模型或对之进行分类(这些问题也可以被形容为(高度)图解方向问题),以及最小的横贯树问题。我们讨论了预测准确性和设计算法的不同措施,其性能保证随着预测的准确性而提高,而且对于极差的预测质量是有力的。这些措施是不直观的,对涉及不确定性间隔的投入可能具有普遍的兴趣。我们表明,我们的预测是可以学到的。我们还为最小的跨树问题提供了新的结构洞见,不管预测如何,在可探索的不确定性的背景下,这些问题都可能是有用的。我们的结果证明,不可靠的预测可以绕过探索性不确定性模型中已知的较低界限。我们通过实验来补充我们的结果,我们的经验证实了我们的算法的绩效。

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