Although deep learning models have driven state-of-the-art performance on a wide array of tasks, they are prone to spurious correlations that should not be learned as predictive clues. To mitigate this problem, we propose a causality-based training framework to reduce the spurious correlations caused by observed confounders. We give theoretical analysis on the underlying general Structural Causal Model (SCM) and propose to perform Maximum Likelihood Estimation (MLE) on the interventional distribution instead of the observational distribution, namely Counterfactual Maximum Likelihood Estimation (CMLE). As the interventional distribution, in general, is hidden from the observational data, we then derive two different upper bounds of the expected negative log-likelihood and propose two general algorithms, Implicit CMLE and Explicit CMLE, for causal predictions of deep learning models using observational data. We conduct experiments on both simulated data and two real-world tasks: Natural Language Inference (NLI) and Image Captioning. The results show that CMLE methods outperform the regular MLE method in terms of out-of-domain generalization performance and reducing spurious correlations, while maintaining comparable performance on the regular evaluations.


翻译:尽管深层次的学习模式推动了一系列任务,尽管它们催生了最先进的先进表现,但它们容易产生虚假的关联,而不应将其作为预测性的线索来学习。为了缓解这一问题,我们提议了一个基于因果关系的培训框架,以减少观察到的困惑者造成的虚假关联。我们对基本的一般结构原因模型(SCM)进行理论分析,并提议用观察数据对深层次学习模型进行因果关系预测。我们进行模拟数据和两种真实世界任务(即自然语言推断和图像定位)的实验,结果显示CMLE方法一般从观察数据中隐藏了两种不同的干预分布,我们随后得出了预期负面日志相似性的两个不同的上层界限,并提出了两种一般算法,即隐含性CMLE和扩展性 CMLE,用观察数据对深层次学习模型进行因果关系预测。我们对模拟数据和两种真实世界任务(即自然语言推断和图像定位)进行实验。结果显示,在定期业绩评估的同时,CMLE方法比正常的比性,同时保持了一般业绩评估的比性。

0
下载
关闭预览

相关内容

在统计学中,最大似然估计(maximum likelihood estimation, MLE)是通过最大化似然函数估计概率分布参数的一种方法,使观测数据在假设的统计模型下最有可能。参数空间中使似然函数最大化的点称为最大似然估计。最大似然逻辑既直观又灵活,因此该方法已成为统计推断的主要手段。
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
246+阅读 · 2020年4月19日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
30+阅读 · 2019年10月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
Arxiv
6+阅读 · 2020年12月8日
Implicit Maximum Likelihood Estimation
Arxiv
7+阅读 · 2018年9月24日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
246+阅读 · 2020年4月19日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
30+阅读 · 2019年10月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员