跳到正文
原文
Hugging Face Daily Papers· arXiv:2609.35342·本站收录· 原文发表

Sys1Cal-v1:Jev 的二元 Choice 输出存在系统性概率失真

Jev thinks "I don't know'', but doesn't say it: Introducing Sys1Cal-v1 Dataset for Probability Calibration

论文速读

评测与基准

据论文 PDF 整理(AI 生成),以原文为准

作者用Sys1Cal-v1评测Jev的Choice,Mean OVL为0.764,T/U/F的median OVL为0.978。

问题
System One模型把概率交给下游代价敏感决策,但Jev概率已校准的说法没有公开测试。已有基准多查预测类置信度,不查每个选项概率的数值含义,也不比较Noul、Choice与Score是否语义相容。
方法
Sys1Cal-v1把92个已知P(A)的问题渲染成365条,用Noul、Choice、Score查询,每条重复10次取均值,以TV和OVL对照真分布。再用Score期望拟合不确定项,逆映射校正Choice,或给出T/U/F区间。
实验与结果
在Sys1Cal-v1上,Jev的Noul、Score、Choice的Mean OVL为0.918、0.886、0.764,SemIf-Choice为0.629。校正Choice的median OVL为0.903,T/U/F为0.978。
局限与可以继续做的
作者称生态覆盖有限:受控概率族、模板表述;后续加入语言变化、对抗改写、领域问题与经验证的自然语言。Score只用一维期望。不确定模型属观测说明,作者称未证明Jev内部第三真值。评测为Jev三原语与SemIf-Choice,每条10次。
实验设置Jev · Sys1Cal-v1 · Mean TV、Mean OVL 等
被测模型
Jev
基准
Sys1Cal-v1
指标
Mean TVMean OVLmedian OVLOVL_TUFmean pairwise TVmean max TV
AI 导读研究者发布 Sys1Cal-v1 基准,其每个命题的真实概率由构造已知,可直接评估结构化概率输出而非仅检查预测类别的置信度。在 Jev 上测试发现其原语间存在明显不对称:Noul 与 Score 接近真实概率,而二元 Choice 输出出现系统性非线性失真,可通过引入 True、False 之外的潜在第三分量 Uncertain 来建模,Choice 相当于移除不确定质量后对 True/False 重新归一化。该现象意味着显式表示不确定性可支持不同下游动作,如高错误代价时延迟决策;Sys1Cal-v1 与评估代码已公开,作者希望在其他结构化决策模型上复现,以检验二元或分类输出是否普遍压制决策相关的不确定性。

研究者发布 Sys1Cal-v1 基准,其每个命题的真实概率由构造已知,可直接评估结构化概率输出而非仅检查预测类别的置信度。在 Jev 上测试发现其原语间存在明显不对称:Noul 与 Score 接近真实概率,而二元 Choice 输出出现系统性非线性失真,可通过引入 True、False 之外的潜在第三分量 Uncertain 来建模,Choice 相当于移除不确定质量后对 True/False 重新归一化。该现象意味着显式表示不确定性可支持不同下游动作,如高错误代价时延迟决策;Sys1Cal-v1 与评估代码已公开,作者希望在其他结构化决策模型上复现,以检验二元或分类输出是否普遍压制决策相关的不确定性。

深度解读

6个问题,点开问题读完整回答

  1. 这篇论文试图解决什么问题?

    要核验的是每个选项概率的数值含义,而不只是预测类置信度是否校准。

    System One 模型返回的每个选项概率是否具有正确数值含义,而不只是预测类置信度是否校准。

    • 决策场景:作者指出,下游常把预测分布与任务效用合起来选择动作,成本敏感分类、自主决策以及弃权或转交都依赖类概率。Jev 由 TypeSafe AI 作为 System One 模型提出,经 Noul、Choice 和 Score 返回结构化概率而非自由文本;作者称这些概率已校准是其核心承诺,但没有公开测试。
    • 现有评测的缺口:频率校准问赋概率 p 的事件是否以频率 p 发生;适当评分规则在期望上奖励真实分布;ECE 只评估预测类概率,作者把 JevBench 归入此类。作者认为这些不检验每个选项概率的数值含义、等价状态是否给出同一概率,以及三种原语是否语义相容。作者还指出,argmax 准确率把分布收成标签,丢掉下游决策可能需要的信息。
    • 提出的基准:Sys1Cal-v1 中命题 A 的 P(A) 由构造已知,比较的是返回分布与真分布,指标为全变差和分布重叠(软准确率)。作者报告 Jev 的 Choice 可被解释为压掉了第三真值 U,也就是没有直接说出的 “I don't know”。
  2. 有哪些相关研究?

    已有工作覆盖频率校准、评分规则和预测类置信度,JevBench被归入最后一类。

    引言没有单独的相关工作专节,而是按评测对象把已有做法分成几类。

    决策中的概率

    • 最优动作:作者援引 Gneiting and Raftery(2007)与 Silva Filho 等(2023),讨论预测分布须与任务效用结合才能决定最优动作,类概率因此关系到成本敏感分类和自主决策。
    • 弃权或转交:Chow(1970)讨论识别错误与拒绝的权衡,El-Yaniv and Wiener(2010)讨论无噪声选择性分类。作者用这组文献指向模型可以弃权或转交不确定样本。

    校准评测传统

    • 频率与适当评分:Dawid(1982)讨论被赋概率 p 的事件是否以频率 p 发生。Brier(1950)以及 Gneiting and Raftery(2007)讨论的对数分数等适当评分规则,在期望上奖励真实预测分布。
    • 后验概率:Ferrer and Ramos(2025)从贝叶斯决策理论、适当评分规则和校准讨论后验概率评估。论文将其列为动机,没有单独做实验对照。
    • 置信度与 ECE:Guo 等(2017)讨论现代神经网络的置信度校准和预期校准误差,评估对象是预测类的概率。作者明确把 JevBench(Benchmark Heaven, 2026)归入这一类。

    基线与文中用到的准则

    • 基线方法:SemIf(TheoLeeCJ, 2026)是开源的 Choice 风格基线,实验中只产生 Choice。被测的 Jev(Almeida, 2026)还有 Noul 和 Score。比较都在作者构建的 Sys1Cal-v1 上完成。
    • 区间上的决策:第 5 节把不确定质量联系到选择性预测与弃权(Xin 等, 2021;Kadavath 等, 2022),稳健损失使用 Berger(1985)和 Walley(1991)的 Γ-minimax。OVL 采用 Inman and Bradley(1989)的重叠系数。

    作者的区分是:置信度传统不回答每个返回选项的概率是否数值正确,也不检查等价状态是否给出同一分布、三种原语是否语义相容。Sys1Cal-v1 改为提供构造已知的点概率,直接比较返回分布。

  3. 论文如何解决这个问题?

    用已知P(A)的Sys1Cal-v1比较三种原语,并用Score期望中的不确定项解释Choice。

    Sys1Cal-v1 把命题的真概率固定下来,再分别读取 Noul、Choice 和 Score;对 Jev 的 Choice 偏差,作者用 Score 期望上的潜在不确定项 U 给出二值校正和三状态区间两种用法。

    数据构造

    • 真值:每题先定义命题 A,随机生成 p* = P(A),于是 P(¬A) = 1 - p*。生成器的具体分布论文未写。
    • 六类状态:显式概率、计数频率、复合概率、条件概率、贝叶斯公式、序贯贝叶斯更新。作者称这六类用来查看模型在何种难度上仍能做校准决策。
    • 等价渲染:同一问题可写成直接概率、计数、比率、表格、散文、嵌套状态,以及带干扰信息的状态。初版有 365 条渲染,来自 92 个问题。
    • 三种查询:每题同时准备 Noul、Choice、Score,命题与金标准分布共用。附录 Table 5 给出若干写法示例。

    三种原语与重复

    • Noul:返回 P(A) 与 P(¬A),二者之和为 1。
    • Choice:问题问命题的真值,选项为 False 与 True。作者期望 P(True) = P(A),P(False) = P(¬A)。
    • Score:在 10 个有序等级上给分布,两端为 Completely false 与 Completely true。等级 j 赋值 z_j = j/9,j 从 0 到 9。期望 μS 是各等级概率与 z_j 的加权和(式 1)。作者用 μS 投影到二值真值,以便和 Noul、Choice 比较。
    • 重复:论文写 Jev 与 SemIf 的输出不确定,每条输入 10 次,p̂ 为这 10 次概率的平均,再计算与 p* 的距离。

    指标

    • 软准确率:二元情形的全变差是估计概率与真值之差的绝对值。分布重叠定义为 OVL(p̂, p∗) = 1 − |p̂ − p∗|,落在 0 到 1。作者将其当作软准确率,因为目标从 one-hot 标签换成了概率分布。
    • 表征敏感性:同一潜在问题的等价渲染之间计算成对 TV,并记录组内最大散布,汇总在附录 A。作者期望接口在散文、表格、计数或比率下给出相同概率。

    潜在第三真值

    • 归一化假设:作者设 True、Uncertain、False 的潜在概率 πT、πU、πF 之和为 1。若 Choice 丢掉不确定成分再归一化,则 PChoice(True) = πT / (1 − πU),False 同理。
    • 用 Score 拟合:取 πT 的估计为 μS。作者给出的理由是,Score 期望与 Noul 强相关且看起来已校准,因此 μS 里看不到明显的不确定质量,1 - μS 的一部分可以是不确定。形式为 μS 的 α 次方乘 (1 - μS) 的 β 次方,约束 α>0、β≥1,使该质量落在 0 与 1-μS 之间。
    • 尺度与零假设:再乘尺度 λ,0≤λ≤1。无不确定假设是 H0:λ=0。作者估计一个全局 λ,以及 92 个潜在问题上的 λj。式 (5) 用这一形式预测二值 Choice 的 True 概率。作者称该定义不必是 Jev 编码真值的精确机制。

    两种用法

    • 二值校正:拟合的映射 f 等于 μ 除以 1 减去 λ、μ 的 α 次方与 (1-μ) 的 β 次方之积。对原始 Choice 概率做 f 的逆,得到仍是二值的概率,并用与原始 Choice 相同的 OVL 对 p* 评估。作者称这保留 Choice 接口,供阈值、排序、期望效用或风险评分使用。
    • T/U/F:T 取 μS,U 取上面的不确定质量,F = 1 - T - U。兼容真值写成 P(A) 落在 [T, T+U](式 6)。区间得分是 1 减去 p* 到该区间的绝对距离。作者指出它与二值 OVL 不能直接互换,区间越宽越宽松,必须连同宽度 U 一起报告。
    • 动作:作者区分按 A 为真行动、按 A 为假行动和推迟。T/U/F 在区间上用 Γ-minimax 取最坏情况损失。作者称 U 小时可自动行动,U 大或区间跨过决策阈值时推迟、补充证据,或交给更慢的模型或人工。
  4. 论文做了哪些实验?

    Jev-Noul的Mean OVL为0.918,Choice为0.764;T/U/F的median OVL为0.978。

    实验设置

    • 模型:Jev 的 Noul、Choice、Score,以及只输出 Choice 的开源基线 SemIf。论文未写版本号、温度或解码方式。
    • 数据:Sys1Cal-v1,92 个潜在问题、365 条渲染,六类状态见第 2.1 节。Table 5 举例包括 direct、ratio、prose、distractor、counts、scaled counts、table、nested state。
    • 协议:每条重复 10 次,p̂ 为概率平均,再与构造真值 p* 比较。不使用外部评审模型,也没有人工一致性。
    • 指标:Mean TV 与 Mean OVL;校正后的二值 OVL;T/U/F 的区间 OVL,并配平均宽度;附录 A 的 mean pairwise TV 与 mean max TV。
    • 校正范围:逆映射和 T/U/F 针对 Jev,依赖 Score 期望。SemIf 没有 Score,论文未对它做这套校正。Table 3 未写明使用的是全局 λ 还是逐问题 λj。
    • 检验:Table 2 对缩放模型检验 H0:λ=0,并给 bootstrap 置信区间。OVL 本身没有显著性检验。

    主结果

    据 Table 1,同一批 Sys1Cal-v1 题目上的均值:

    输出Mean TVMean OVL
    Jev-Choice0.2360.764
    Jev-Noul0.08170.918
    Jev-Score0.11390.886
    SemIf-Choice0.3710.629
    • 作者的解读:三种原语评的是同一批题目,本应估计同一概率。作者称 Jev 的 Noul 与 Score 校准更好,Choice 较差;SemIf 的 Choice 更弱。Figure 1 图注称 Noul 与 Score 期望更靠近虚线恒等线,Choice 系统性偏向高 True 概率。
    • 分界:作者称 P(A)≥0.5 时 Jev-Choice 倾向给出很高的概率,P(A)<0.5 时更模糊。Figure 2 比较两模型的 Choice 转移,图注称各面板标有 Mean TV;正文未列出面板读数,只称 SemIf 整体上校准较差。贡献部分写 SemIf 也有这一问题,而看起来能消掉它的映射出现在 Jev。
    • 投影:作者称式 (1) 的 Score 期望收回的概率与 Jev-Noul 接近,因此该投影与 Noul 一致,与 Choice 不一致。

    Score 到 Choice 的映射

    • Figure 3:作者称 Score 期望相对真值和 Noul 更紧,相对 Choice 呈一种特殊形状,因而似乎存在能修复校准的非线性映射。
    • 拟合:把式 (5) 拟合到 Sys1Cal-v1,得到 α=0.530、β=1.011,对 Choice 概率之预测的 R²=0.834(Figure 4)。作者称形如 μS 的 α 次方乘 (1-μS) 的 β 次方的不确定概率,捕捉了 Score 期望与二值 Choice 之间系统性非线性的很大一部分。
    • 误差与 λ:作者称引入该成分后,预测二值 Choice 概率的绝对误差平均降低 0.110,95% 置信区间不含 0;论文未给该区间端点。这是 Score 预测 Choice 的误差,不是相对 p* 的 OVL。Table 2:全局 λ̂=0.978,bootstrap 95% CI 为 [0.789, 1.000],p 值栏为 “–”;Latent λj 的估计为 0.821,95% CI [0.760, 0.882],p=2.94×10^-44。作者称这些检验说明 Jev-Choice 可能超出纯 True/False;第 6 节同时写这并不能证明内部实现。

    校正、区间与一个决策例子

    据 Table 3:

    设定Mean OVLMedian OVL
    Raw Choice0.7640.771
    Calibrated Choice0.8800.903
    T/U/F0.9310.978
    • 几个版本:Table 3 与第 5 节一致,并写明平均不确定宽度 0.292。摘要写恢复 P(U) 后中位数从 0.771 到 0.978;贡献第 4 点写均值从 0.764 到 0.931。结论写二值中位数从 0.771 到 0.903,但把区间中位数写成 0.971,与 Table 3 的 0.978 不同。作者强调 T/U/F 的 OVL 更宽松,不能与二值 OVL 直接互换。
    • 决策例子(第 5 节、Table 4):错误承诺代价 100,推迟代价 45。原始 Choice 概率 0.632 时,期望损失为行动真 36.8、行动假 63.2、推迟 45,贝叶斯风险选择行动真。逆映射得到约 0.400,损失变为 60.0、40.0、45,选择行动假。T/U/F 质量为 (0.400, 0.367, 0.233),已承诺部分再归一化约得 0.632;区间为 [0.400, 0.767],稳健损失 60.0、76.7、45,选择推迟。
    • 范围:这是单个构造例子。论文没有在 365 条上统计三种规则的动作一致率。

    表征敏感性

    • 做法:附录 A 在重复平均之后,对同一潜在问题的等价渲染计算成对 TV,并记录组内最大散布。
    • Table 6:Choice 的 mean pairwise TV 为 0.0998、mean max TV 为 0.181;Noul 为 0.0441 与 0.0787;Score 期望为 0.0656 与 0.116;SemIf Choice 为 0.117 与 0.194。正文把 Noul 的 mean pairwise TV 写成 0.044。
    • 作者的解读:顺序稳定。Noul 最稳,Score 期望次之;作者称 Jev Choice 的平均成对变异超过 Noul 的两倍,SemIf Choice 最不稳定。Figure 5 图注称 Choice 与 SemIf 对等价渲染更敏感。作者指出总体校准可能盖住这种敏感性:平均误差可以看起来可接受,同一状态换成等价写法时概率仍会变。

    其他消融与分析

    • 六类状态的分族 Mean TV、Mean OVL:论文未列表,Figure 1 是跨族概率转移图。
    • 10 次重复的离散度、温度或解码:论文未报告。
    • α、β 的拟合点为 0.530 与 1.011;除 Table 2 的 λ 尺度外,论文未报告其他超参数搜索。
  5. 有什么可以进一步探索的点?

    作者称生态覆盖有限,且该不确定模型并不能证明Jev的内部实现。

    作者指出的局限与后续方向

    • 生态覆盖(第 6 节):Sys1Cal-v1 用来隔离概率语义,不衡量宽泛的自然语言能力。作者称合成构造使每题有精确点概率,分布重叠因此有意义;同时生态覆盖有限。当前版本使用受控概率族和模板化表述。作者称后续版本应加入更丰富的语言变化、对抗性改写、领域特定决策问题,以及独立验证的自然语言表述。
    • Score 的一维投影(第 6 节):分析依赖 10 级有序分布的期望。作者称这对类真值分数是自然的,但可能没有穷尽完整 Score 分布中的信息;其他汇总,或直接评估完整有序分布,可能暴露更多结构。
    • 不是因果断言(第 6 节):不确定模型应被看成 Score 与 Choice 关系的观测性说明,不是对 Jev 内部实现的因果断言。作者称结果显示 Choice 的行为像是把更丰富的状态压进强制二值输出,推断出的未决质量对校准和决策有用;结果提示、但并不能证明 Jev 在内部显式表示隐藏的第三真值。

    实验覆盖范围

    • 被测输出为 Jev-Noul、Jev-Choice、Jev-Score 与 SemIf-Choice,数据为 Sys1Cal-v1 的 92 个潜在问题和 365 条渲染(第 2.1 节、Table 1)。
    • 每条重复 10 次后平均概率,再与构造真值计算 TV 和 OVL(第 3 节)。评测不经评审模型。
    • 不确定项在全局和 92 个潜在问题上估计,零假设为 λ=0(Table 2)。逆映射与 T/U/F 的 OVL 在 Table 3,平均宽度 0.292 写在第 5 节。
    • 表征敏感性是等价渲染之间的成对 TV,四种输出的汇总在 Table 6;Table 5 给出表示类型示例。
    • 三种决策规则的差别用一个代价例子说明,Cerr=100、CD=45(Table 4)。六类状态的分族 TV 与 OVL,论文未单独列表。
  6. 总结一下论文的主要内容

    已知概率下Jev-Choice的Mean OVL为0.764,T/U/F后median OVL为0.978。

    Sys1Cal-v1 用来检查 System One 模型给出的概率,是否等于构造上已知的数值,而不是只看预测类置信度。

    Jev 以 Noul、Choice、Score 把结构化概率交给下游决策,作者称“已经校准”并没有公开测试。基准里每个命题 A 的 P(A) 由生成过程固定。92 个问题渲染成 365 条,状态覆盖显式概率、频率、复合与条件概率、贝叶斯和序贯更新,并有多种等价写法。每条重复 10 次取平均。二元全变差是估计概率与真值之差的绝对值,OVL 是 1 减去该距离。Score 先收成 10 级分布的期望,再与二值概率比较。

    Table 1 上,Jev-Noul、Jev-Score、Jev-Choice、SemIf-Choice 的 Mean OVL 分别为 0.918、0.886、0.764、0.629。作者称 Choice 在 P(A)≥0.5 时偏向很高的 True 概率。用 Score 期望拟合不确定质量后,式 (5) 预测 Choice 概率的 R² 为 0.834(α=0.530,β=1.011),该预测的绝对误差平均降低 0.110。Table 3 中,逆映射把 Choice 的 median OVL 从 0.771 提到 0.903;保留 T/U/F 时 median OVL 为 0.978,平均宽度 0.292。附录里 Noul 的 mean pairwise TV 为 0.0441,Choice 为 0.0998,SemIf Choice 为 0.117。

    一个错误代价 100、推迟代价 45 的例子里,同一原始概率 0.632 在原始 Choice、校正 Choice 和 T/U/F 下分别对应行动真、行动假和推迟。作者的结论是:若概率要进入自动决策,评测就不应停在 argmax 准确率或顶层置信度。作者同时认为,Choice 的表现像是压掉了第三真值,但这是观测关系,并不能证明 Jev 的内部实现。

阅读原文huggingface.co