Deep learning has become a one-size-fits-all solution for technical and business domains thanks to its flexibility and adaptability. It is implemented using opaque models, which unfortunately undermines the outcome trustworthiness. In order to have a better understanding of the behavior of a system, particularly one driven by time series, a look inside a deep learning model so-called posthoc eXplainable Artificial Intelligence (XAI) approaches, is important. There are two major types of XAI for time series data, namely model-agnostic and model-specific. Model-specific approach is considered in this work. While other approaches employ either Class Activation Mapping (CAM) or Attention Mechanism, we merge the two strategies into a single system, simply called the Temporally Weighted Spatiotemporal Explainable Neural Network for Multivariate Time Series (TSEM). TSEM combines the capabilities of RNN and CNN models in such a way that RNN hidden units are employed as attention weights for the CNN feature maps temporal axis. The result shows that TSEM outperforms XCM. It is similar to STAM in terms of accuracy, while also satisfying a number of interpretability criteria, including causality, fidelity, and spatiotemporality.


翻译:深层学习因其灵活性和适应性而成为技术和商业领域的一个一刀切的解决办法。它使用不透明的模型,不幸地破坏了结果的可信任性。为了更好地了解一个系统的行为,特别是由时间序列驱动的系统,在深层学习模型中查看所谓的“后热可氧化人工智能(XAI)”方法非常重要。对于时间序列数据,有两种主要类型的XAI,即模型-不可知性和模型特异性。在这项工作中考虑了模型特有方法。其他方法要么采用分类活动映射(CAM),要么采用注意机制。我们把两种战略合并为一个单一系统,简单称为“TESEM ” ( TSEM ) 。 TSEM 将RNN 和CNN 模型的能力结合起来, 其方式是将RNN 隐藏的单位用作CNN 特征绘制时间轴的注意重量。结果显示, TSEM 超越 XCM 。它与STAM 相似, 其准确性是真实性和可理解性, 同时也满足了因果关系的标准, 包括因果关系。

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