计算机科学 > 机器学习
[提交于 2025年8月11日
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标题: 不确定性驱动的可靠性:现代机器学习中的选择性预测与可信部署
标题: Uncertainty-Driven Reliability: Selective Prediction and Trustworthy Deployment in Modern Machine Learning
摘要: 机器学习(ML)系统在对可靠性要求很高的领域中得到越来越多的部署。 本论文研究了不确定性估计如何增强ML的安全性和可信度,重点在于选择性预测——当置信度低时模型会回避预测。 我们首先表明,模型的训练轨迹包含丰富的不确定性信号,可以在不改变其架构或损失函数的情况下加以利用。 通过集成中间检查点的预测,我们提出了一种轻量级、后期的回避方法,该方法适用于各种任务,避免了深度集成的成本,并实现了最先进的选择性预测性能。 关键的是,这种方法与差分隐私(DP)完全兼容,使我们能够研究隐私噪声如何影响不确定性质量。 我们发现,尽管许多方法在DP下性能下降,但我们的基于轨迹的方法依然稳健,并我们引入了一个框架来隔离隐私-不确定性权衡。 接下来,我们开发了选择性分类差距的有限样本分解——即偏离理想准确率-覆盖率曲线的偏差——识别出五个可解释的误差来源,并阐明哪些干预措施可以缩小差距。 这解释了为什么仅校准无法修复排序错误,从而促使改进不确定性排序的方法。 最后,我们展示了不确定性信号可以被对抗性操纵以隐藏错误或拒绝服务,同时保持高准确性,并我们设计了结合校准审计和可验证推理的防御措施。 总的来说,这些贡献通过改进、评估和保护不确定性估计来推动可靠的ML,使模型不仅能够做出准确的预测——而且知道何时说“我不知道”。
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