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Master thesis : Conservative Simulation-Based Inference with Bayesian Deep Learning

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de la Brassinne Bonardeaux, Maxence ULiège
Promoteur(s) : Louppe, Gilles ULiège
Date de soutenance : 24-jui-2024/25-jui-2024 • URL permanente : http://hdl.handle.net/2268.2/20480
Détails
Titre : Master thesis : Conservative Simulation-Based Inference with Bayesian Deep Learning
Auteur : de la Brassinne Bonardeaux, Maxence ULiège
Date de soutenance  : 24-jui-2024/25-jui-2024
Promoteur(s) : Louppe, Gilles ULiège
Membre(s) du jury : Wehenkel, Louis ULiège
Sacré, Pierre ULiège
Langue : Anglais
Mots-clés : [en] Conservative, Bayesian deep learning, Simulation-based inference
Discipline(s) : Ingénierie, informatique & technologie > Sciences informatiques
Institution(s) : Université de Liège, Liège, Belgique
Diplôme : Master : ingénieur civil en science des données, à finalité spécialisée
Faculté : Mémoires de la Faculté des Sciences appliquées

Résumé

[en] Simulation-Based Inference (SBI) involves estimating parameters θ of a simulator that
are compatible with the observations x without evaluating the likelihood of the data.
Currently, the best solutions for SBI are neural SBI methods, which are trained using
datasets built with simulations. However, simulations can be computationally expensive
in fields like meteorology or cosmology. Consequently, SBI methods can operate in a
data-poor regime in these fields. When only a limited number of simulations are available,
traditional SBI methods tend to be overconfident due to neural methods overfitting the
data. This overfitting leads to computational uncertainty, as many neural networks may
fit the training data equally well but perform differently on the test data.
This thesis introduces a method using Bayesian Deep Learning (BDL) to account for
computational uncertainty in SBI. We design a family of Bayesian Neural Network (BNN)
priors that yield conservative results with as few as 10 samples, setting it apart from all
other SBI methods. We demonstrate that the use of BDL in SBI produces informative
and conservative posterior distribution estimates with only a few hundred simulations
on a cosmological application. This advancement allows for drawing reliable scientific
conclusions using our method, even when the number of available simulations is limited.


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Auteur

  • de la Brassinne Bonardeaux, Maxence ULiège Université de Liège > Mast. ing. civ. sc. don. fin. spéc.

Promoteur(s)

Membre(s) du jury

  • Wehenkel, Louis ULiège Université de Liège - ULiège > Dép. d'électric., électron. et informat. (Inst.Montefiore) > Méthodes stochastiques
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
  • Sacré, Pierre ULiège Université de Liège - ULiège > Dép. d'électric., électron. et informat. (Inst.Montefiore) > Robotique intelligente
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
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