In any given machine learning problem, there may be many models that could explain the data almost equally well. However, most learning algorithms return only one of these models, leaving practitioners with no practical way to explore alternative models that might have desirable properties beyond what could be expressed within a loss function. The Rashomon set is the set of these all almost-optimal models. Rashomon sets can be extremely complicated, particularly for highly nonlinear function classes that allow complex interaction terms, such as decision trees. We provide the first technique for completely enumerating the Rashomon set for sparse decision trees; in fact, our work provides the first complete enumeration of any Rashomon set for a non-trivial problem with a highly nonlinear discrete function class. This allows the user an unprecedented level of control over model choice among all models that are approximately equally good. We represent the Rashomon set in a specialized data structure that supports efficient querying and sampling. We show three applications of the Rashomon set: 1) it can be used to study variable importance for the set of almost-optimal trees (as opposed to a single tree), 2) the Rashomon set for accuracy enables enumeration of the Rashomon sets for balanced accuracy and F1-score, and 3) the Rashomon set for a full dataset can be used to produce Rashomon sets constructed with only subsets of the data set. Thus, we are able to examine Rashomon sets across problems with a new lens, enabling users to choose models rather than be at the mercy of an algorithm that produces only a single model.


翻译:在任何特定的机器学习问题中,可能有许多模型可以同样地解释数据。然而,大多数学习算法只返回其中的一个模型,使实践者无法以实际方法探索其他模型,这些模型可能具有超出损失函数中表达的可取性。Rashomon集是所有这些几乎最理想的模型的组合。Rashomon数据集可能非常复杂,特别是对于允许进行复杂互动术语的高度非线性功能类,例如决策树。我们为完全计算Rashomon数据集提供了第一种技术;事实上,我们的工作为一个非线性离散功能类中的非三角问题提供了任何Rashomon数据集的首次完整查点,使用户能够对模型选择进行前所未有的控制,而所有这些模型几乎都是最佳的。我们在一个专门的数据结构中代表Rashomon数据集。我们展示了Rashomon集的三个应用:(1) 我们只能用来研究几乎最佳树组(而不是单一树)的可变重要性;我们的工作提供了任何Rashomon数据集的首选点,使Rashom1和Rashon数据集能够制作一个平衡的完整数据集。

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