GRANDE: Gradient-Based Decision Tree Ensembles for tabular data


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



URL: https://iclr.cc/virtual/2024/poster/18457
Weitere URL: https://openreview.net/forum?id=XEFWBxi075
Dokumenttyp: Konferenzveröffentlichung
Erscheinungsjahr: 2024
Buchtitel: International Conference on Learning Representations
Seitenbereich: 1-27
Veranstaltungstitel: TheTwelfth International Conference on Learning Representations, ICLR 2024
Veranstaltungsort: Wien, Austria
Veranstaltungsdatum: 07.-11.05.2024
Verlag: OpenReview.net
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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): tabular data , architectures . ensembles , decision trees , gradient descent
Abstract: Despite the success of deep learning for text and image data, tree-based ensemble models are still state-of-the-art for machine learning with heterogeneous tabular data. However, there is a significant need for tabular-specific gradient-based methods due to their high flexibility. In this paper, we propose GRANDE, GRAdieNt-Based Decision Tree Ensembles, a novel approach for learning hard, axis-aligned decision tree ensembles using end-to-end gradient descent. GRANDE is based on a dense representation of tree ensembles, which affords to use backpropagation with a straight-through operator to jointly optimize all model parameters. Our method combines axis-aligned splits, which is a useful inductive bias for tabular data, with the flexibility of gradient-based optimization. Furthermore, we introduce an advanced instance-wise weighting that facilitates learning representations for both, simple and complex relations, within a single model. We conducted an extensive evaluation on a predefined benchmark with 19 classification datasets and demonstrate that our method outperforms existing gradient-boosting and deep learning frameworks on most datasets. The method is available under: https://github.com/s-marton/GRANDE




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