Recent developments in the methods of explainable AI (XAI) methods allow researchers to explore the inner workings of deep neural networks (DNNs), revealing crucial information about input-output relationships and realizing how data connects with machine learning models. In this paper we explore interpretability of DNN models designed to identify jets coming from top quark decay in high energy proton-proton collisions at the Large Hadron Collider (LHC). We review a subset of existing top tagger models and explore different quantitative methods to identify which features play the most important roles in identifying the top jets. We also investigate how and why feature importance varies across different XAI metrics, how feature correlations impact their explainability, and how latent space representations encode information as well as correlate with physically meaningful quantities. Our studies uncover some major pitfalls of existing XAI methods and illustrate how they can be overcome to obtain consistent and meaningful interpretation of these models. We additionally illustrate the activity of hidden layers as Neural Activation Pattern (NAP) diagrams and demonstrate how they can be used to understand how DNNs relay information across the layers and how this understanding can help to make such models significantly simpler by allowing effective model reoptimization and hyperparameter tuning. By incorporating observations from the interpretability studies, we obtain state-of-the-art top tagging performance from augmented implementation of existing network


翻译:最新可解释的AI(XAI)方法的发展使研究人员能够探索深神经网络(DNNs)的内部运行方式,揭示关于投入-输出关系的关键信息,并了解数据与机器学习模型的联系。在本文件中,我们探讨了DNN模型的解释性,该模型旨在识别大哈德龙相交机(LHC)高能量质子-质子碰撞中来自顶部夸克衰变的喷气机。我们审查了现有的顶层顶层调格模型的一组,并探索了不同的定量方法,以确定哪些特征在确定顶层喷气机方面发挥最重要的作用。我们还调查了不同XAI指标之间的重要性如何和为什么不同,特征关系如何影响其解释性,以及潜在的空间代表如何将信息编码并与具有实际意义的数量相联系。我们的研究揭示了现有XAI方法的一些重大缺陷,并说明了如何克服这些缺陷,以获得对这些模型的一致和有意义的解释。我们进一步说明了隐蔽层的活动,如Neural Acuration Actificiation Stative Stative gradustructions) 以及如何利用它们来了解DNNNNNNNPNS跨层和升级观测的模型,从而大大地改进了高度观测。我们得以改进了高空基模型。通过改进了高空基模型。

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