In structure learning, the output is generally a structure that is used as supervision information to achieve good performance. Considering the interpretation of deep learning models has raised extended attention these years, it will be beneficial if we can learn an interpretable structure from deep learning models. In this paper, we focus on Recurrent Neural Networks (RNNs) whose inner mechanism is still not clearly understood. We find that Finite State Automaton (FSA) that processes sequential data has more interpretable inner mechanism and can be learned from RNNs as the interpretable structure. We propose two methods to learn FSA from RNN based on two different clustering methods. We first give the graphical illustration of FSA for human beings to follow, which shows the interpretability. From the FSA's point of view, we then analyze how the performance of RNNs are affected by the number of gates, as well as the semantic meaning behind the transition of numerical hidden states. Our results suggest that RNNs with simple gated structure such as Minimal Gated Unit (MGU) is more desirable and the transitions in FSA leading to specific classification result are associated with corresponding words which are understandable by human beings.


翻译:在结构学习中,产出通常是用于监督信息的结构,以便取得良好的业绩。考虑到这些年来深层次学习模式的解释引起了广泛的注意,如果我们能够从深层学习模式中学习一个可解释的结构,那将是有益的。在本文中,我们把重点放在经常神经网络上,其内部机制仍然没有得到明确的理解。我们发现,Finite State Automaton(FSA)处理顺序数据时,其内部机制更易于解释,并且可以作为可解释的结构从区域网络网中学习。我们建议了两种方法,根据两种不同的组群方法从区域网中学习FSA。我们首先为人类提供FSA图形图解图解,以显示可解释性。从FSA的角度,我们然后分析RNN的性能如何受到大门数目的影响,以及数字隐藏状态转型背后的语义含义。我们的结果表明,具有简单门形结构,如Minmal Gated Unit(MGUGU)的RNNN更可取,而FSA的过渡导致具体的分类结果与人类可以理解的对应词有关。

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