This paper explores Uncertainty Quantification (UQ) in SVM predictions, particularly for regression and forecasting tasks. Unlike the Neural Network, the SVM solutions are typically more stable, sparse, optimal and interpretable. However, there are only few literature which addresses the UQ in SVM prediction. At first, we provide a comprehensive summary of existing Prediction Interval (PI) estimation and probabilistic forecasting methods developed in the SVM framework and evaluate them against the key properties expected from an ideal PI model. We find that none of the existing SVM PI models achieves a sparse solution. To introduce sparsity in SVM model, we propose the Sparse Support Vector Quantile Regression (SSVQR) model, which constructs PIs and probabilistic forecasts by solving a pair of linear programs. Further, we develop a feature selection algorithm for PI estimation using SSVQR that effectively eliminates a significant number of features while improving PI quality in case of high-dimensional dataset. Finally we extend the SVM models in Conformal Regression setting for obtaining more stable prediction set with finite test set guarantees. Extensive experiments on artificial, real-world benchmark datasets compare the different characteristics of both existing and proposed SVM-based PI estimation methods and also highlight the advantages of the feature selection in PI estimation. Furthermore, we compare both, the existing and proposed SVM-based PI estimation models, with modern deep learning models for probabilistic forecasting tasks on benchmark datasets. Furthermore, SVM models show comparable or superior performance to modern complex deep learning models for probabilistic forecasting task in our experiments.


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在机器学习中,支持向量机(SVM,也称为支持向量网络)是带有相关学习算法的监督学习模型,该算法分析用于分类和回归分析的数据。支持向量机(SVM)算法是一种流行的机器学习工具,可为分类和回归问题提供解决方案。给定一组训练示例,每个训练示例都标记为属于两个类别中的一个或另一个,则SVM训练算法会构建一个模型,该模型将新示例分配给一个类别或另一个类别,使其成为非概率二进制线性分类器(尽管方法存在诸如Platt缩放的问题,以便在概率分类设置中使用SVM)。SVM模型是将示例表示为空间中的点,并进行了映射,以使各个类别的示例被尽可能宽的明显间隙分开。然后,将新示例映射到相同的空间,并根据它们落入的间隙的侧面来预测属于一个类别。

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