Jan, 2024

深度学习中可扩展高效的不确定性估计和降低方法

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TL;DR部署神经网络在资源受限的安全关键系统中面临不确定性和硬件非理想性所带来的挑战，该研究论文总结了一项 (四年级) 博士论文工作，该工作探索了深度学习中可扩展和高效的方法，包括计算内存 (Computation-in-Memory) 使用新兴的阻性非挥发性存储器来估计和降低不确定性。我们采用问题感知训练算法、新颖的神经网络拓扑结构和硬件协同设计解决方案，包括基于自旋电子器件的基于退化的二值贝叶斯神经网络和变分推理技术。这些创新显著提高了异常数据检测、推理准确性和能量效率，从而增加了神经网络实现的可靠性和鲁棒性。
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发现论文，激发创造
  • 使用深度集成实现简单且可扩展的预测不确定性估计

    本研究提出了一种替代贝叶斯 NN 的简单实现方法，其能够产生高质量的预测不确定性估计，并在分类和回归数据集上进行了实验以证明这一点。此外，研究还评估了在已知和未知数据分布下的预测不确定性，并证明该方法能够在超出分布的样本上表现出更高的不确定性，同时在 ImageNet 上证明了该方法的可扩展性。

    Dec, 2016

  • 规模 - 丢弃：使用随机规模估计深度神经网络中的不确定性

    在本论文中，我们提出了一种用于二元神经网络（BNNs）的新型正则化技术 —— 比例 Dropout（Scale Dropout），以及基于蒙特卡罗比例 Dropout（MC-Scale Dropout）的 Bayesian NNs，用于有效地估计不确定性。我们引入了一种基于自旋电子存储器的计算内存（CIM）架构，相比最先进技术可实现超过 100 倍的能量节省。我们验证了我们的方法，结果显示相对于相关工作，我们的方法在预测性能上有 1% 的改进，并提供了更优的不确定性估计。

    Nov, 2023

  • 具有模型不确定性估计的安全强化学习

    使用 MC-Dropout 和 Bootstrapping 方法来提高安全驾驶机器人的模型稳定性，实现在未知数据情况下的碰撞回避。

    Oct, 2018

  • 深度神经网络多维度不确定性量化

    本文旨在研究如何衡量深度神经网络中不同的不确定性因素，进一步探究利用这些因素更有效地解决不同决策问题的方法。其中，作者提出了一个一般学习框架来定量不同根本原因导致的多种不确定性，并发现在对于深度神经网络的分类及早期时间点的事件检测中，对于实现最佳效果的不确定性因素分别为矛盾和真空。此外，本文还提出了一个改进 SSL 算法的框架，以抵御 OOD 对象的重要影响。

    Apr, 2023

  • 少样本测试：使用贝叶斯测试向量估计记忆电阻深度神经网络的不确定性

    在硬件加速器中实现基于神经网络的计算芯片的性能、缺陷与测试向量生成方法的改进和优化问题研究

    May, 2024

  • 自主车应用深度学习部件不确定性估计方法比较

    本文研究了自主车辆在安全关键任务中使用神经网络时，面临的不可避免的误差问题，并给出了一些用于评估这种不确定性的方法和指标，比较了各种不确定性量化方法在特定 AV 任务和类型的优劣。

    Jun, 2020

  • 基于 DNN 的分子性质预测的可扩展不确定性估计方法评估

    本研究旨在定量比较 GCNNs 中不确定性估计的可扩展技术，介绍了一组定量标准来捕捉不同方面的不确定性，并使用这些标准在 QM9 数据集上理论和实验比较了 MC-Dropout、deep ensembles 和 bootstrapping 这些不确定估计方法，结果表明合奏和自举法始终优于 MC-Dropout 方法，在不同的具体情境中具有不同的优点和缺点，并突出了来自不同领域的不确定性所带来的挑战。

    Oct, 2019

  • 评估端到端自动驾驶控制中的不确定性量化

    本文讨论了 Deep Neural Networks 在自动驾驶领域中的应用，提出了一种实时提取不确定性量化度量的方法，并使用此方法预测了潜在的崩溃事件。

    Nov, 2018

  • 深度证据回归

    本文提出了一种新方法，通过在原始高斯似然函数上放置证据先验，训练神经网络 (NNs) 以估计连续目标及其相关证据，以学习 aleatoric 和 epistemic 不确定性。在多个基准测试中，本方法展示了学习良好校准的不确定度测量，可扩展到复杂的计算机视觉任务，并对对抗性和 OOD 测试样本具有鲁棒性。

    Oct, 2019

  • 深度神经网络中的不确定性调查

    本文对神经网络不确定性估计进行了全面的概述和介绍，包括模型不确定性和数据不确定性，并介绍了通过确定性神经网络、贝叶斯神经网络、神经网络集合和测试时间数据增强方法来建模这些不确定性的方法。此外，还讨论了不确定性方面的实际应用中存在的挑战和限制，以及未来工作的展望。

    Jul, 2021