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又一个模型失效:以保守预测为高能物理中机器学习校准标准

高能物理 - 唯象学 2025-12-22 v1 人工智能 高能物理 - 实验

摘要

机器学习技术在现代散射研究中至关重要,但其概率输出常缺乏校准的不确定性估计和有限样本保证,限制了其在统计推断和决策中的直接应用。保守预测(Conformal Prediction, CP)提供了一个简单且无分布假设的框架,用于在无需重新训练的情况下校准任意预测模型,yielding 在最小交换性假设下,严格的不确定性量化,涵盖有限样本覆盖保证,且不依赖渐进、极限定理或高斯近似。在本工作中,我们将CP作为高能物理中机器学习应用的统一校准层进行调查。利用公开的散射数据集和多样化的模型集合,我们展示了单一的保守形式可适用于回归、二分类和多分类、异常检测以及生成建模,将原始模型输出转换为受控假阳性率的统计有效预测集、典型性区域和p值。虽然保守预测无法提升原始模型性能,但它强制执行诚实的不确定性量化和透明的错误控制。我们认为,保守校准应被采用为高能物理中机器学习管道的标准组件,使其能够可靠地解释、稳健地进行比较,并在实验和现象学分析中进行原则统计决策。

关键词

引用

@article{arxiv.2512.17048,
  title  = {Another Fit Bites the Dust: Conformal Prediction as a Calibration Standard for Machine Learning in High-Energy Physics},
  author = {Jack Y. Araz and Michael Spannowsky},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2512.17048},
  year   = {2025}
}

备注

24 pages, 12 figures