Técnicas de quantificação de incerteza em redes neurais para densidades condicionais por meio de modelos de misturas

dc.contributor.advisor1Izbicki, Rafael
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9991192137633896
dc.contributor.authorSilva Santos, Vagner
dc.date.accessioned2025-07-31T17:48:50Z
dc.date.issued2025-06-27
dc.description.abstractThe uncertainty in statistical learning models is divided into two main types: aleatoric uncertainty, related to the intrinsic variability of the data, and epistemic uncertainty, caused by incomplete knowledge about the data-generating process, often associated with data scarcity. Conditional density estimation allows for good quantification of aleatoric uncertainty. However, quantifying epistemic uncertainty traditionally requires Bayesian methods, which, although theoretically well-founded, entail high computational costs in high dimensions. Our interest in this problem arose from the scarcity of works addressing epistemic uncertainty and the search for computationally efficient and scalable alternatives. Our contribution focuses on using neural networks with dropout in mixture models, demonstrating that this approach: approximates Bayesian inference via Monte Carlo dropout, incorporating epistemic uncertainty; significantly reduces computational costs compared to Bayesian neural networks; and naturally integrates with Conformal Prediction regions to produce predictive intervals with theoretical coverage guarantees.eng
dc.description.resumoA incerteza em modelos de aprendizado estatı́stico divide-se em dois tipos principais: a incerteza aleatória, relacionada à variabilidade intrı́nseca dos dados, e a incerteza epistêmica, causada pelo conhecimento incompleto sobre o processo gerador, frequentemente associada à escassez de dados. A estimação da densidade condicional permite uma boa quantificação da incerteza aleatória nestes problemas. No entanto, a quantificação da incerteza epistêmica tradicionalmente requer métodos Bayesianos, os quais, embora teoricamente fundamentados, apresentam custo computacional elevado em alta dimensão. Além disso, estes não possuem garantias de cobertura. Neste trabalho, mostramos como redes neurais com dropout em modelos de mistura podem ser usadas para aproximar a inferência Bayesiana via Monte Carlo dropout, incorporando a incerteza epistêmica, de forma a reduzir significativamente o custo computacional em comparação a redes Bayesianas. Além disso, mostramos como elas podem ser integradas naturalmente com regiões predição de (Conformal Prediction) para produzir intervalos preditivos com garantias teóricas de cobertura.por
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamento
dc.identifier.citationSILVA SANTOS, Vagner. Técnicas de quantificação de incerteza em redes neurais para densidades condicionais por meio de modelos de misturas. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Estatística) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22481.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/22481
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.courseEstatística - Es
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectAprendizado estatísticopor
dc.subjectRedes neuraispor
dc.subjectQuantificação de incertezapor
dc.subjectPredição conformepor
dc.subjectModelos de misturapor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::PROBABILIDADE E ESTATISTICA
dc.titleTécnicas de quantificação de incerteza em redes neurais para densidades condicionais por meio de modelos de misturaspor
dc.title.alternativeTechniques for uncertainty quantification in neural networks for conditional densities through mixture modelseng
dc.typeTCC

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