With the wide use of deep neural networks (DNN), model interpretability has become a critical concern, since explainable decisions are preferred in high-stake scenarios. Current interpretation techniques mainly focus on the feature attribution perspective, which are limited in indicating why and how particular explanations are related to the prediction. To this end, an intriguing class of explanations, named counterfactuals, has been developed to further explore the "what-if" circumstances for interpretation, and enables the reasoning capability on black-box models. However, generating counterfactuals for raw data instances (i.e., text and image) is still in the early stage due to its challenges on high data dimensionality and unsemantic raw features. In this paper, we design a framework to generate counterfactuals specifically for raw data instances with the proposed Attribute-Informed Perturbation (AIP). By utilizing generative models conditioned with different attributes, counterfactuals with desired labels can be obtained effectively and efficiently. Instead of directly modifying instances in the data space, we iteratively optimize the constructed attribute-informed latent space, where features are more robust and semantic. Experimental results on real-world texts and images demonstrate the effectiveness, sample quality as well as efficiency of our designed framework, and show the superiority over other alternatives. Besides, we also introduce some practical applications based on our framework, indicating its potential beyond the model interpretability aspect.


翻译:随着深层神经网络(DNN)的广泛使用,模型解释性已成为一个令人严重关注的问题,因为在高临界情景中倾向于作出可以解释的决定,因此模型解释性已成为一个关键的问题。当前解释技术主要侧重于特征归属视角,这种视角在说明为什么和如何解释与预测有关方面受到限制。为此,开发了一个令人感兴趣的解释类别,称为反事实,以进一步探索“什么-如果”解释环境,并使黑盒模型的推理能力成为可能。然而,为原始数据实例(即文本和图像)产生反事实仍然处于早期阶段,原因是其在高数据维度和不单词原始特征方面存在挑战。在本文件中,我们设计了一个框架,专门为原始数据实例产生反事实,与拟议的属性解释性 Perturbation(AIP)相关。通过利用以不同属性为条件的基因化模型,可以有效和高效地获得理想标签的反事实。然而,我们不直接修改数据空间中的实例,而是反复优化构建的属性知情隐性空间,因为其特征在高数据维度和不易读性原始特征方面,其特征在我们的实验性框架之上展示了我们的其他结果。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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