Deep neural networks such as GoogLeNet, ResNet, and BERT have achieved impressive performance in tasks such as image and text classification. To understand how such performance is achieved, we probe a trained deep neural network by studying neuron activations, i.e., combinations of neuron firings, at various layers of the network in response to a particular input. With a large number of inputs, we aim to obtain a global view of what neurons detect by studying their activations. In particular, we develop visualizations that show the shape of the activation space, the organizational principle behind neuron activations, and the relationships of these activations within a layer. Applying tools from topological data analysis, we present TopoAct, a visual exploration system to study topological summaries of activation vectors. We present exploration scenarios using TopoAct that provide valuable insights into learned representations of neural networks. We expect TopoAct to give a topological perspective that enriches the current toolbox of neural network analysis, and to provide a basis for network architecture diagnosis and data anomaly detection.


翻译:GoogLeNet、ResNet和BERT等深神经网络在图像和文本分类等任务中取得了令人印象深刻的成绩。为了了解如何实现这种成绩,我们通过在网络的各个层次研究神经活化,即神经神经燃烧的组合,以响应特定输入,在网络的各个层次上探索经过训练的深神经网络。我们利用大量投入,通过研究神经元的激活,以获得对神经元所探测到的东西的全球观察。特别是,我们开发可视化,以显示激活空间的形状、神经活化背后的组织原则以及这些活化在一层内部的关系。我们从地形数据分析中应用工具,我们介绍托波Ac,这是一个用于研究活化矢量的地形摘要的视觉探索系统。我们利用托波Ac提供有价值的洞察情景,为神经网络所学会的表达方式提供宝贵的洞察力。我们期望托波Ac将给出一种从表面学角度来丰富当前神经网络分析的工具箱,并为网络结构诊断和数据异常性探测提供基础。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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