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Monte Carlo averaging for uncertainty estimation in neural networks

Tassi, Cedrique Rovile Njieutcheu und Börner, Anko und Triebel, Rudolph (2023) Monte Carlo averaging for uncertainty estimation in neural networks. Journal of Physics: Conference Series, 2506 (1), 012004. Institute of Physics (IOP) Publishing. doi: 10.1088/1742-6596/2506/1/012004. ISSN 1742-6588.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
925kB

Offizielle URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/2506/1/012004

Kurzfassung

Although convolutional neural networks (CNNs) are widely used in modern classifiers, they are affected by overfitting and lack robustness leading to overconfident false predictions (FPs). By preventing FPs, certain consequences (such as accidents and financial losses) can be avoided and the use of CNNs in safety- and/or mission-critical applications would be effective. In this work, we aim to improve the separability of true predictions (TPs) and FPs by enforcing the confidence determining uncertainty to be high for TPs and low for FPs. To achieve this, we must devise a suitable method. We proposed the use of Monte Carlo averaging (MCA) and thus compare it with related methods, such as baseline (single CNN), Monte Carlo dropout (MCD), ensemble, and mixture of Monte Carlo dropout (MMCD). This comparison is performed using the results of experiments conducted on four datasets with three different architectures. The results show that MCA performs as well as or even better than MMCD, which in turn performs better than baseline, ensemble, and MCD. Consequently, MCA could be used instead of MMCD for uncertainty estimation, especially because it does not require a predefined distribution and it is less expensive than MMCD.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/203008/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Monte Carlo averaging for uncertainty estimation in neural networks
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Tassi, Cedrique Rovile NjieutcheuNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Börner, AnkoAnko.Boerner (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Triebel, RudolphRudolph.Triebel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7975-036XNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2023
Erschienen in:Journal of Physics: Conference Series
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
Band:2506
DOI:10.1088/1742-6596/2506/1/012004
Seitenbereich:012004
Verlag:Institute of Physics (IOP) Publishing
ISSN:1742-6588
Status:veröffentlicht
Stichwörter:monte carlo averaging; uncertainty; neural networks
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
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DLR - Forschungsgebiet:D IAS - Innovative autonome Systeme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):D - SKIAS, R - Multisensorielle Weltmodellierung (RM) [RO]
Standort: Berlin-Adlershof
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Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Perzeption und Kognition
Institut für Datenwissenschaften
Hinterlegt von: Strobl, Dr. Klaus H.
Hinterlegt am:27 Feb 2024 14:34
Letzte Änderung:26 Mär 2024 14:33

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