論文の概要: A Heterogeneous Mixture of Experts Framework for Interpretable Machine Learning
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.24195v1
- Date: Tue, 25 Aug 2026 08:00:40 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-26 14:09:34.865304
- Title: A Heterogeneous Mixture of Experts Framework for Interpretable Machine Learning
- Title(参考訳): 解釈可能な機械学習のためのエキスパートフレームワークの不均一な混合
- Abstract要約: Mixture-of-Experts (MoE)モデルは、複雑な予測問題を単純なローカル学習タスクに分割するための柔軟なフレームワークを提供する。
既存の解釈可能なMoEアプローチであるMixture of Decision Trees (MoDT)は、均質な決定木の専門家を採用することで透明性を実現する。
我々は、決定木、線形支持ベクトルマシン、二次判別分析を含む不均一な専門家ファミリーを導入することで、MoDTフレームワークを拡張した。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.30586855806896035
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Mixture-of-Experts (MoE) models provide a flexible framework for partitioning complex prediction problems into simpler local learning tasks through an input-dependent gating mechanism. Existing interpretable MoE approaches, such as Mixture of Decision Trees (MoDT), achieve transparency by employing homogeneous decision-tree experts, but this restricts the model to a single inductive bias across all regions of the feature space. We extend the MoDT framework by introducing heterogeneous expert families comprising decision trees, linear support vector machines, and quadratic discriminant analysis under a common probabilistic gating mechanism. To ensure coherent likelihood-based inference, non-probabilistic experts are calibrated to produce conditional class probabilities, allowing parameter estimation within the generalized Expectation-Maximization framework of MoDT. We further establish theoretical monotone ascent guarantees for the proposed heterogeneous gating updates, providing a justification for the optimization procedure. Experiments on a diverse collection of synthetic and real-world benchmark datasets demonstrate that the proposed framework adaptively specializes experts according to local data geometry, yielding interpretable expert assignments while achieving predictive performance competitive with homogeneous MoDT and Random Forests. The proposed approach combines interpretability, adaptive inductive bias selection, and probabilistic coherence within a unified mixture-of-experts framework.
- Abstract(参考訳): Mixture-of-Experts (MoE)モデルは、複雑な予測問題を入力依存ゲーティング機構を通じてより単純なローカル学習タスクに分割するための柔軟なフレームワークを提供する。
既存の解釈可能なMoEアプローチであるMixture of Decision Trees (MoDT)は、均質な決定木の専門家を採用することで透明性を実現するが、これは特徴空間のすべての領域にまたがる単一の帰納バイアスにモデルを制限している。
我々は、決定木、線形支持ベクトルマシン、および共通の確率ゲーティング機構の下での二次判別分析を含む不均一な専門家ファミリーを導入することで、MoDTフレームワークを拡張した。
コヒーレントな確率に基づく推論を保証するため、非確率的専門家は条件付きクラス確率を生成するために校正され、MoDTの一般化期待最大化フレームワーク内でパラメータ推定が可能である。
さらに、提案した異種ゲーティング更新の理論的単調上昇保証を確立し、最適化手順の正当化を提供する。
多様な合成および実世界のベンチマークデータセットの収集実験により、提案するフレームワークは、局所データ幾何に基づいて専門家を適応的に専門化し、解釈可能な専門家の課題を導き、均質なMoDTやランダムフォレストと競合する予測性能を達成することを示した。
提案手法は, 解釈可能性, 適応的帰納的バイアス選択, および実験用混合フレームワーク内での確率的コヒーレンスを組み合わせたものである。
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