Bayesian optimization is a coherent, ubiquitous approach to decision-making under uncertainty, with applications including multi-arm bandits, active learning, and black-box optimization. Bayesian optimization selects decisions (i.e. objective function queries) with maximal expected utility with respect to the posterior distribution of a Bayesian model, which quantifies reducible, epistemic uncertainty about query outcomes. In practice, subjectively implausible outcomes can occur regularly for two reasons: 1) model misspecification and 2) covariate shift. Conformal prediction is an uncertainty quantification method with coverage guarantees even for misspecified models and a simple mechanism to correct for covariate shift. We propose conformal Bayesian optimization, which directs queries towards regions of search space where the model predictions have guaranteed validity, and investigate its behavior on a suite of black-box optimization tasks and tabular ranking tasks. In many cases we find that query coverage can be significantly improved without harming sample-efficiency.


翻译:Bayesian 优化是一种在不确定情况下决策的一致、无处不在的方法,其应用包括多武器强盗、积极学习和黑盒优化。Bayesian 优化选择决定(即客观功能查询),对Bayesian 模型的后方分布具有最大的预期效用,该模型对查询结果的可复制性、可识别的不确定性进行量化。在实践中,主观上无法令人信服的结果可以经常出现,原因有二:1) 模型区分错误和2) 共变变化。非正式预测是一种不确定性量化方法,其覆盖保障甚至对错误描述的模式和校正变换的简单机制都是如此。我们建议采用符合Bayesian 优化方法,将查询引向模型预测有保证有效性的搜索空间区域,并调查其在黑盒优化任务和表格排列任务套件上的行为。在许多情况下,我们发现查询范围可以大大改进,而不会损害抽样效率。

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