Over the past few years, deep neural networks have shown excellent results in multiple tasks, however, there is still an increasing need to address the problem of interpretability to improve model transparency, performance, and safety. Achieving eXplainable Artificial Intelligence (XAI) by combining neural networks with continuous logic and multi-criteria decision-making tools is one of the most promising ways to approach this problem: by this combination, the black-box nature of neural models can be reduced. The continuous logic-based neural model uses so-called Squashing activation functions, a parametric family of functions that satisfy natural invariance requirements and contain rectified linear units as a particular case. This work demonstrates the first benchmark tests that measure the performance of Squashing functions in neural networks. Three experiments were carried out to examine their usability and a comparison with the most popular activation functions was made for five different network types. The performance was determined by measuring the accuracy, loss, and time per epoch. These experiments and the conducted benchmarks have proven that the use of Squashing functions is possible and similar in performance to conventional activation functions. Moreover, a further experiment was conducted by implementing nilpotent logical gates to demonstrate how simple classification tasks can be solved successfully and with high performance. The results indicate that due to the embedded nilpotent logical operators and the differentiability of the Squashing function, it is possible to solve classification problems, where other commonly used activation functions fail.


翻译:在过去几年里,深心神经网络在多项任务中表现出了极佳的结果,然而,现在仍日益需要解决解释性问题,以改善模型透明度、性能和安全性。通过将神经网络与连续逻辑和多标准决策工具相结合,实现电子人工智能(XAI)是实现神经网络与连续逻辑和多标准决策工具相结合的首个基准测试,这是解决这一问题的最有希望的方法之一:通过这种结合,神经模型的黑箱性质可以降低。基于逻辑的连续神经模型使用所谓的扭曲激活功能,一个符合自然逆差要求并包含纠正线性单元的参数组合。这项工作展示了测量神经网络中缝隙功能绩效的首个基准测试。进行了三次实验,以检查其可用性和与最流行的激活功能的对比,五个不同的网络类型。通过测量准确性、损失和时间来确定其绩效。这些实验和进行的基准已经证明,使用分辨功能是可能的,并且与常规激活功能相似。此外,一个符合逻辑性要求的高级操作者将如何成功地执行,一个符合逻辑的高级操作者可以成功进行。

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