The deployment of machine learning models in safety-critical applications comes with the expectation that such models will perform well over a range of contexts (e.g., a vision model for classifying street signs should work in rural, city, and highway settings under varying lighting/weather conditions). However, these one-size-fits-all models are typically optimized for average case performance, encouraging them to achieve high performance in nominal conditions but exposing them to unexpected behavior in challenging or rare contexts. To address this concern, we develop a new method for training context-dependent models. We extend Bridge-Mode Connectivity (BMC) (Garipov et al., 2018) to train an infinite ensemble of models over a continuous measure of context such that we can sample model parameters specifically tuned to the corresponding evaluation context. We explore the definition of context in image classification tasks through multiple lenses including changes in the risk profile, long-tail image statistics/appearance, and context-dependent distribution shift. We develop novel extensions of the BMC optimization for each of these cases and our experiments demonstrate that model performance can be successfully tuned to context in each scenario.


翻译:在安全关键应用中部署机器学习模型时,人们期望这些模型将在各种背景下(例如,在不同的照明/天气条件下,对街道标志进行分类的愿景模型应在农村、城市和高速公路环境中发挥作用)产生很大效果,然而,这些 " 一刀切 " 模型通常能优化平均个案性能,鼓励这些模型在名义条件下取得高性能,但使其暴露在具有挑战性或罕见的情况下出现出乎意料的行为。为解决这一关切,我们开发了一种新的方法,用于培训基于背景的模型。我们扩展了桥梁-模式连接(BMC)(Garipov等人,2018年),以在连续的环境尺度上培训无限的模型组合,从而我们可以根据相应的评价环境进行示范性参数。我们探索图像分类任务的背景定义,通过多个镜头,包括风险简介的变化、长尾图像统计/外观和根据背景的分布变化。我们开发了针对其中每个案例的BMC优化新扩展,我们的实验表明模型性能成功地适应每个情景。

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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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