We propose a new approach for fine-grained uncertainty quantification (UQ) using a collision matrix. For a classification problem involving $K$ classes, the $K\times K$ collision matrix $S$ measures the inherent (aleatoric) difficulty in distinguishing between each pair of classes. In contrast to existing UQ methods, the collision matrix gives a much more detailed picture of the difficulty of classification. We discuss several possible downstream applications of the collision matrix, establish its fundamental mathematical properties, as well as show its relationship with existing UQ methods, including the Bayes error rate. We also address the new problem of estimating the collision matrix using one-hot labeled data. We propose a series of innovative techniques to estimate $S$. First, we learn a contrastive binary classifier which takes two inputs and determines if they belong to the same class. We then show that this contrastive classifier (which is PAC learnable) can be used to reliably estimate the Gramian matrix of $S$, defined as $G=S^TS$. Finally, we show that under very mild assumptions, $G$ can be used to uniquely recover $S$, a new result on stochastic matrices which could be of independent interest. Experimental results are also presented to validate our methods on several datasets.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
10+阅读 · 2021年12月9日
Learning Embedding Adaptation for Few-Shot Learning
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月10日
Arxiv
11+阅读 · 2018年4月8日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关论文
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员