深度证据回归:网络不确定性估计新方法

0 下载量 26 浏览量 更新于2024-06-15 收藏 3.48MB PDF 举报
"TrustGeo参文2深入探讨了深度证据回归(Deep Evidential Regression),这是一种用于网络不确定性测量的新方法,旨在使确定性神经网络在安全关键领域的应用中提供可靠、鲁棒且高效的不确定性估计。该论文由来自MIT CSAIL和哈佛生物物理学研究生院的研究人员共同撰写,提出了一种非贝叶斯神经网络训练策略,能够同时估计连续目标及其相关的证据,以学习两种类型的不确定性—— aleatoric(内在)和epistemic(模型)不确定性。" 深度证据回归(Deep Evidential Regression)是针对确定性神经网络的不确定性量化技术。传统的神经网络通常只能预测一个确定的输出,但在实际应用中,尤其是那些对安全性要求极高的领域,例如自动驾驶、医疗诊断等,了解预测结果的不确定性至关重要。Aleatoric不确定性源于数据本身的随机性,而epistemic不确定性则源于模型对未知数据的不完全理解。 本论文提出的方法通过在原始高斯似然函数上施加证据先验,让神经网络学习证据分布的超参数,从而实现对不确定性估计。同时,在训练过程中,通过引入正则化项,当模型预测的证据与正确输出不一致时,可以对模型进行约束,提高其不确定性估计的准确性。 一个显著的优点是,这种方法在推断阶段不需要采样,也不依赖于异常分布(OOD)样本进行训练,这意味着它可以更高效且可扩展地进行不确定性学习。实验结果显示,该方法能学习到良好校准的不确定性,这对于决策制定和风险评估来说是至关重要的。 此外,深度证据回归的实现还可能涉及到概率编程和优化技术,如变分推理和最大似然估计,以及可能的损失函数设计,如Kullback-Leibler散度,来衡量模型预测的证据分布与实际数据的吻合程度。这些技术的综合运用,使得模型在保持预测性能的同时,也能提供有关其预测不确定性的有用信息。 深度证据回归为深度学习模型提供了更全面的不确定性表示,有助于提升模型在复杂环境中的可靠性,并为实际应用提供更安全的决策支持。这一研究为未来不确定性建模和机器学习的进一步发展奠定了坚实的基础。