This paper develops a general framework for learning interpretable data representation via Long Short-Term Memory (LSTM) recurrent neural networks over hierarchal graph structures. Instead of learning LSTM models over the pre-fixed structures, we propose to further learn the intermediate interpretable multi-level graph structures in a progressive and stochastic way from data during the LSTM network optimization. We thus call this model the structure-evolving LSTM. In particular, starting with an initial element-level graph representation where each node is a small data element, the structure-evolving LSTM gradually evolves the multi-level graph representations by stochastically merging the graph nodes with high compatibilities along the stacked LSTM layers. In each LSTM layer, we estimate the compatibility of two connected nodes from their corresponding LSTM gate outputs, which is used to generate a merging probability. The candidate graph structures are accordingly generated where the nodes are grouped into cliques with their merging probabilities. We then produce the new graph structure with a Metropolis-Hasting algorithm, which alleviates the risk of getting stuck in local optimums by stochastic sampling with an acceptance probability. Once a graph structure is accepted, a higher-level graph is then constructed by taking the partitioned cliques as its nodes. During the evolving process, representation becomes more abstracted in higher-levels where redundant information is filtered out, allowing more efficient propagation of long-range data dependencies. We evaluate the effectiveness of structure-evolving LSTM in the application of semantic object parsing and demonstrate its advantage over state-of-the-art LSTM models on standard benchmarks.


翻译:本文为通过长期短期内存(LSTM) 经常性神经神经网络在高层次图形结构中学习可解释的数据演示开发了一个总体框架。 我们建议, 而不是通过在预固定结构中学习 LSTM 模型。 我们建议, 以渐进和随机的方式, 从 LSTM 网络优化期间的数据中进一步学习中间可解释的多层次图形结构。 因此, 我们将此模型称为结构动态LSTM 模型。 特别是, 最初的元素级图形演示, 每个节点都是一个小数据元素, 结构- 不断演变的LSTM 结构会逐渐改变多层次的图形表达方式。 结构- 结构- 结构- 不断演化的LSTM 模型, 在堆叠式 LSTM 结构中, 将两个连接的节点的兼容性从相应的 LSTM 门户输出出来, 用来产生一个合并的概率。 因此, 候选人的图形结构是生成的, 节点会组合成一个小层次的数据结构, 然后我们生成新的图表结构, 以地平面结构- 结构- 将更高层次结构- 结构- 将一个更精确的比重的图像化过程, 将一个最高级的变化的概率,, 逐渐地算成一个 。

3
下载
关闭预览

相关内容

长短期记忆网络(LSTM)是一种用于深度学习领域的人工回归神经网络(RNN)结构。与标准的前馈神经网络不同,LSTM具有反馈连接。它不仅可以处理单个数据点(如图像),还可以处理整个数据序列(如语音或视频)。例如,LSTM适用于未分段、连接的手写识别、语音识别、网络流量或IDSs(入侵检测系统)中的异常检测等任务。
《可解释的机器学习-interpretable-ml》238页pdf
专知会员服务
195+阅读 · 2020年2月24日
【论文】结构GANs,Structured GANs,
专知会员服务
14+阅读 · 2020年1月16日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
144+阅读 · 2019年10月12日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
99+阅读 · 2019年10月9日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
LeetCode的C++ 11/Python3 题解及解释
专知
16+阅读 · 2019年4月13日
LibRec 精选:基于LSTM的序列推荐实现(PyTorch)
LibRec智能推荐
50+阅读 · 2018年8月27日
基于 Keras 用 LSTM 网络做时间序列预测
R语言中文社区
21+阅读 · 2018年8月6日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
【推荐】用Tensorflow理解LSTM
机器学习研究会
36+阅读 · 2017年9月11日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Interpretable Adversarial Training for Text
Arxiv
5+阅读 · 2019年5月30日
Arxiv
19+阅读 · 2018年10月25日
Arxiv
21+阅读 · 2018年2月14日
Arxiv
6+阅读 · 2018年1月29日
Arxiv
4+阅读 · 2018年1月29日
VIP会员
相关资讯
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
LeetCode的C++ 11/Python3 题解及解释
专知
16+阅读 · 2019年4月13日
LibRec 精选:基于LSTM的序列推荐实现(PyTorch)
LibRec智能推荐
50+阅读 · 2018年8月27日
基于 Keras 用 LSTM 网络做时间序列预测
R语言中文社区
21+阅读 · 2018年8月6日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
【推荐】用Tensorflow理解LSTM
机器学习研究会
36+阅读 · 2017年9月11日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员