Deep Neural Networks use thousands of mostly incomprehensible features to identify a single class, a decision no human can follow. We propose an interpretable sparse and low dimensional final decision layer in a deep neural network with measurable aspects of interpretability and demonstrate it on fine-grained image classification. We argue that a human can only understand the decision of a machine learning model, if the features are interpretable and only very few of them are used for a single decision. For that matter, the final layer has to be sparse and, to make interpreting the features feasible, low dimensional. We call a model with a Sparse Low-Dimensional Decision SLDD-Model. We show that a SLDD-Model is easier to interpret locally and globally than a dense high-dimensional decision layer while being able to maintain competitive accuracy. Additionally, we propose a loss function that improves a model's feature diversity and accuracy. Our more interpretable SLDD-Model only uses 5 out of just 50 features per class, while maintaining 97% to 100% of the accuracy on four common benchmark datasets compared to the baseline model with 2048 features.


翻译:深度神经网络使用数千个大多数无法理解的特征来识别单个类别,这是任何人都无法跟随的决策。我们提出了在深度神经网络中具有可测量可解释性方面的可解释稀疏低维最终决策层,并在精细的图像分类上进行演示。我们认为,只有特征可解释且只使用极少数特征来做出单个决策,人才能理解机器学习模型的决策。为此,最终层必须是稀疏的,并且为了使特征解释起来可行,必须是低维的。我们称具有稀疏低维决策的模型为SLDD-模型。我们表明,与密集的高维度决策层相比,以SLDD-模型为代表的更具有可解释性的模型在本地和全局上更易于解释,同时能够保持竞争性的准确性。此外,我们提出了一种损失函数,可以提高模型的特征多样性和准确性。我们的更具可解释性的SLDD-模型仅使用每个类别50个特征中的5个,与基线模型相比,在四个常见基准数据集上仍然保持97%到100%的准确性。

0
下载
关闭预览

相关内容

图像分类,顾名思义,是一个输入图像,输出对该图像内容分类的描述的问题。它是计算机视觉的核心,实际应用广泛。
《可解释的机器学习-interpretable-ml》238页pdf
专知会员服务
202+阅读 · 2020年2月24日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
19+阅读 · 2017年12月17日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2010年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月10日
Interpretable CNNs for Object Classification
Arxiv
20+阅读 · 2020年3月12日
Arxiv
31+阅读 · 2018年11月13日
Arxiv
19+阅读 · 2018年10月25日
VIP会员
相关VIP内容
《可解释的机器学习-interpretable-ml》238页pdf
专知会员服务
202+阅读 · 2020年2月24日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
19+阅读 · 2017年12月17日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2010年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员