In many industrial applications, obtaining labeled observations is not straightforward as it often requires the intervention of human experts or the use of expensive testing equipment. In these circumstances, active learning can be highly beneficial in suggesting the most informative data points to be used when fitting a model. Reducing the number of observations needed for model development alleviates both the computational burden required for training and the operational expenses related to labeling. Online active learning, in particular, is useful in high-volume production processes where the decision about the acquisition of the label for a data point needs to be taken within an extremely short time frame. However, despite the recent efforts to develop online active learning strategies, the behavior of these methods in the presence of outliers has not been thoroughly examined. In this work, we investigate the performance of online active linear regression in contaminated data streams. Our study shows that the currently available query strategies are prone to sample outliers, whose inclusion in the training set eventually degrades the predictive performance of the models. To address this issue, we propose a solution that bounds the search area of a conditional D-optimal algorithm and uses a robust estimator. Our approach strikes a balance between exploring unseen regions of the input space and protecting against outliers. Through numerical simulations, we show that the proposed method is effective in improving the performance of online active learning in the presence of outliers, thus expanding the potential applications of this powerful tool.


翻译:在许多工业应用中,获取贴标签的观测并非直截了当,因为往往需要人类专家的干预或使用昂贵的测试设备。在这样的情况下,积极学习对于提出在设计模型时使用的信息最丰富的数据点可能非常有益。减少模型开发所需的观测数量会减轻培训所需的计算负担和与标签有关的操作费用。在线积极学习尤其对高容量生产过程有用,因为为数据点获取标签的决定需要在极短的时限内作出。然而,尽管最近努力制定在线积极学习战略,但这些方法在外部单位存在时的行为并没有经过彻底审查。在这项工作中,我们调查了受污染数据流的在线主动线性回归的绩效。我们的研究显示,现有的查询战略容易被抽样外部单位所利用,这些外部单位被纳入培训最终会降低模型的预测性性能。为了解决这一问题,我们提出了一种解决办法,将一个有条件的D-最佳算法搜索领域捆绑起来,并使用一个稳健的估量仪。我们的方法在不断扩展的空间应用中,在探索被污染的数据流流流中,通过一种积极的模拟,从而在模拟中找到一种有效的数字,从而在探索空间的模拟中进行空间应用的可能性。

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主动学习是机器学习(更普遍的说是人工智能)的一个子领域,在统计学领域也叫查询学习、最优实验设计。“学习模块”和“选择策略”是主动学习算法的2个基本且重要的模块。 主动学习是“一种学习方法,在这种方法中,学生会主动或体验性地参与学习过程,并且根据学生的参与程度,有不同程度的主动学习。” (Bonwell&Eison 1991)Bonwell&Eison(1991) 指出:“学生除了被动地听课以外,还从事其他活动。” 在高等教育研究协会(ASHE)的一份报告中,作者讨论了各种促进主动学习的方法。他们引用了一些文献,这些文献表明学生不仅要做听,还必须做更多的事情才能学习。他们必须阅读,写作,讨论并参与解决问题。此过程涉及三个学习领域,即知识,技能和态度(KSA)。这种学习行为分类法可以被认为是“学习过程的目标”。特别是,学生必须从事诸如分析,综合和评估之类的高级思维任务。
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