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, 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 focused 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:确定性估算是使实际应用中深层次学习可靠的一个关键因素。 最近提出的证据神经网络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,从而明确反映不同的不确定性。然而,对于高数据不确定性样本,但用单热标签附加说明,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,我们提出了一个新颖的方法,即渔业信息深度学习(mathcal{I}$-EDL)。特别是,我们引入了渔业信息矩阵(FIM),以衡量每个样本所收集证据的丰富性,据此我们可以动态地重新加权客观损失术语,使网络更加侧重于不确定性类别的代表性学习。通过优化PAC-Bayesian捆绑,我们的网络的普及能力得到进一步提高。从经验上看,我们提出的方法一贯优于多种不确定性估算任务中传统的EDL相关算法,特别是在更具挑战性的少数分类环境中。</s>

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