Most general-purpose classification methods, such as support-vector machine (SVM) and random forest (RF), fail to account for an unusual characteristic of astronomical data: known measurement error uncertainties. In astronomical data, this information is often given in the data but discarded because popular machine learning classifiers cannot incorporate it. We propose a simulation-based approach that incorporates heteroscedastic measurement error into existing classification method to better quantify uncertainty in classification. The proposed method first simulates perturbed realizations of the data from a Bayesian posterior predictive distribution of a Gaussian measurement error model. Then, a chosen classifier is fit to each simulation. The variation across the simulations naturally reflects the uncertainty propagated from the measurement errors in both labeled and unlabeled data sets. We demonstrate the use of this approach via two numerical studies. The first is a thorough simulation study applying the proposed procedure to SVM and RF, which are well-known hard and soft classifiers, respectively. The second study is a realistic classification problem of identifying high-$z$ $(2.9 \leq z \leq 5.1)$ quasar candidates from photometric data. The data are from merged catalogs of the Sloan Digital Sky Survey, the $Spitzer$ IRAC Equatorial Survey, and the $Spitzer$-HETDEX Exploratory Large-Area Survey. The proposed approach reveals that out of 11,847 high-$z$ quasar candidates identified by a random forest without incorporating measurement error, 3,146 are potential misclassifications with measurement error. Additionally, out of $1.85$ million objects not identified as high-$z$ quasars without measurement error, 936 can be considered new candidates with measurement error.


翻译:多数一般用途分类方法,如支持-矢量机(SVM) 和随机森林(RF),没有考虑到天文数据的一个不寻常特征:已知的测量误差不确定性。在天文数据中,这种信息往往在数据中提供,但由于流行的机器学习分类师无法纳入这些数据而被丢弃。我们提议了一种模拟方法,将混血测量误差纳入现有的分类方法,以更好地量化分类中的不确定性。拟议方法首先模拟来自巴伊西亚的后方数据预测分布。然后,选择的分类器适合每一次模拟:已知的测量误差。在模拟中,一个选定的分类器适合每部测量误差。在模拟中,这一信息的变化自然反映了在标注的和未标的数据集中的测量误差所传播的不确定性。我们通过两个数字研究展示了这一方法的使用情况。第一个模拟研究是对SVM和RF分别是众所周知的硬和软级的测分解器。第二个研究是一个现实的分类问题,即确定高值$(2.9美元)的测量误差值。

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