Deep neural networks (DNNs) have achieved tremendous success in making accurate predictions for computer vision, natural language processing, as well as science and engineering domains. However, it is also well-recognized that DNNs sometimes make unexpected, incorrect, but overconfident predictions. This can cause serious consequences in high-stake applications, such as autonomous driving, medical diagnosis, and disaster response. Uncertainty quantification (UQ) aims to estimate the confidence of DNN predictions beyond prediction accuracy. In recent years, many UQ methods have been developed for DNNs. It is of great practical value to systematically categorize these UQ methods and compare their advantages and disadvantages. However, existing surveys mostly focus on categorizing UQ methodologies from a neural network architecture perspective or a Bayesian perspective and ignore the source of uncertainty that each methodology can incorporate, making it difficult to select an appropriate UQ method in practice. To fill the gap, this paper presents a systematic taxonomy of UQ methods for DNNs based on the types of uncertainty sources (data uncertainty versus model uncertainty). We summarize the advantages and disadvantages of methods in each category. We show how our taxonomy of UQ methodologies can potentially help guide the choice of UQ method in different machine learning problems (e.g., active learning, robustness, and reinforcement learning). We also identify current research gaps and propose several future research directions.


翻译:深心神经网络(DNN)在准确预测计算机视觉、自然语言处理以及科学和工程领域方面取得了巨大成功。然而,人们也广泛认识到,DNN有时作出出乎意料、不正确、但过于自信的预测。这可能会在诸如自主驾驶、医疗诊断和灾害应对等高摄入应用中造成严重后果。不确定量化(UQ)旨在估计DNN预测的可靠性,而这种预测超出了预测的准确性。近年来,为DNNN制定了许多UQ方法。系统分类这些UQ方法并比较其优缺点具有极大的实际价值。然而,现有的调查主要侧重于将UQ方法从神经网络结构角度或巴耶西亚角度进行分类,忽视每种方法可以纳入的不确定性来源,使得难以在实际中选择适当的UQ方法。为了填补这一空白,本文件根据不确定性来源的类型(数据不确定性与模型不确定性)为DNNS制定了一个系统的U方法分类方法的分类。我们总结了每个类别中各种方法的优劣之处和劣之处。我们还总结了当前学习方法的优点和劣势。我们展示了未来学习方法的强化方法。</s>

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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