Attribution methods shed light on the explainability of data-driven approaches such as deep learning models by revealing the most contributing features to decisions that have been made. A widely accepted way of deriving feature attributions is to analyze the gradients of the target function with respect to input features. Analysis of gradients requires full access to the target system, meaning that solutions of this kind treat the target system as a white-box. However, the white-box assumption may be untenable due to security and safety concerns, thus limiting their practical applications. As an answer to the limited flexibility, this paper presents GEEX (gradient-estimation-based explanation), an explanation method that delivers gradient-like explanations under a black-box setting. Furthermore, we integrate the proposed method with a path method. The resulting approach iGEEX (integrated GEEX) satisfies the four fundamental axioms of attribution methods: sensitivity, insensitivity, implementation invariance, and linearity. With a focus on image data, the exhaustive experiments empirically show that the proposed methods outperform state-of-the-art black-box methods and achieve competitive performance compared to the ones with full access.


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在科学,计算和工程学中,黑盒是一种设备,系统或对象,可以根据其输入和输出(或传输特性)对其进行查看,而无需对其内部工作有任何了解。 它的实现是“不透明的”(黑色)。 几乎任何事物都可以被称为黑盒:晶体管,引擎,算法,人脑,机构或政府。为了使用典型的“黑匣子方法”来分析建模为开放系统的事物,仅考虑刺激/响应的行为,以推断(未知)盒子。 该黑匣子系统的通常表示形式是在该方框中居中的数据流程图。黑盒的对立面是一个内部组件或逻辑可用于检查的系统,通常将其称为白盒(有时也称为“透明盒”或“玻璃盒”)。
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