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基于多项式混沌替代器的序列生成模型可解释 Epistemic 不确定性分解

机器学习 2026-05-19 v2 机器学习

摘要

以不确定奖励为条件的序列生成模型是AI驱动的科学发现的核心,但它们继承的来自不完美奖励估计的认识不确定性尚未被量化。我们通过对小型训练模型集合拟合多项式混沌展开(PCE)来传播这种不确定性。PCE系数产生解析的Sobol敏感性指数,首次提供了哪些奖励组件驱动哪些生成决策的可解释分解,这种能力在深度集成、贝叶斯神经网络或蒙特卡罗 dropout 中均不可获得。理论上建立了收敛保证,四个性质在Lean 4证明助手中得到形式化验证。在三个真实任务中,该框架揭示了集成方法不可见的可操作结构。在达莱-德赫尔堡铜氯硼酰胺数据集中,催化剂选择稳健(Dcatalyst71D_{\mathrm{catalyst}}\approx 71),而添加剂选择脆弱(Dadditive179D_{\mathrm{additive}}\approx 179,为 2.5×2.5\times 较高)。在片段基分子设计中,链位置最敏感(Dlinker28D_{\mathrm{linker}}\approx 28),装饰位置最稳健(D14D\approx 14-1818),颠覆了传统的骨架稳健/装饰脆弱假设。在萨奇生物信号网络中,MAPK级联边和PKA/PKC枢纽边分为不同的敏感性区间,为扰动实验提供了针对性图谱。在主导步骤上,校准覆盖率在95%水平达到0.97-1.00;替代模型在毫秒级评估10,000个政策样本——速度快了 10310^{3}-104×10^{4}\times 相对于彻底重新训练。

关键词

引用

@article{arxiv.2510.21523,
  title  = {Interpretable epistemic uncertainty decomposition in sequential generative models via polynomial chaos surrogates},
  author = {Ramón Nartallo-Kaluarachchi and Shashanka Ubaru and Małgorzata J Zimoń and Dongsung Huh and Robert Manson-Sawko and Lior Horesh and Yoshua Bengio},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2510.21523},
  year   = {2026}
}

备注

37 pages, 15 figures