GradTree: Learning axis-aligned decision trees with gradient descent


Marton, Sascha ; Lüdtke, Stefan ; Bartelt, Christian ; Stuckenschmidt, Heiner



DOI: https://doi.org/10.1609/aaai.v38i13.29345
URL: https://ojs.aaai.org/index.php/AAAI/article/view/2...
Dokumenttyp: Konferenzveröffentlichung
Erscheinungsjahr: 2024
Buchtitel: Proceedings of the 38th AAAI Conference on Artificial Intelligence
Band/Volume: 38, No. 13
Seitenbereich: 14323-14331
Veranstaltungstitel: The 38th Annual AAAI Conference on Artificial Intelligence
Veranstaltungsort: Vancouver, Canada
Veranstaltungsdatum: 20.-27.02.2024
Herausgeber: Wooldridge, Michael ; Dy, Jennifer ; Natarajan, Sriraam
Ort der Veröffentlichung: Washington, DC
Verlag: AAAI Press
ISBN: 978-1-57735-887-9 , 1-57735-887-2
ISSN: 2159-5399
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Sprache der Veröffentlichung: Englisch
Einrichtung: Fakultät für Wirtschaftsinformatik und Wirtschaftsmathematik > Practical Computer Science II: Artificial Intelligence (Stuckenschmidt 2009-)
Außerfakultäre Einrichtungen > Institut für Enterprise Systems (InES)
Fachgebiet: 004 Informatik
Freie Schlagwörter (Englisch): decision trees , gradient descent , machine learning , Artificial Intelligence
Abstract: Decision Trees (DTs) are commonly used for many machine learning tasks due to their high degree of interpretability. However, learning a DT from data is a difficult optimization problem, as it is non-convex and non-differentiable. Therefore, common approaches learn DTs using a greedy growth algorithm that minimizes the impurity locally at each internal node. Unfortunately, this greedy procedure can lead to inaccurate trees. In this paper, we present a novel approach for learning hard, axis-aligned DTs with gradient descent. The proposed method uses backpropagation with a straight-through operator on a dense DT representation, to jointly optimize all tree parameters. Our approach outperforms existing methods on binary classification benchmarks and achieves competitive results for multi-class tasks. The implementation is available under: https://github.com/s-marton/GradTree




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