Deep neural networks (DNNs) are one of the most highlighted methods in machine learning. However, as DNNs are black-box models, they lack explanatory power for their predictions. Recently, neural additive models (NAMs) have been proposed to provide this power while maintaining high prediction performance. In this paper, we propose a novel NAM approach for multivariate nowcasting (NC) problems, which comprise an important focus area of machine learning. For the multivariate time-series data used in NC problems, explanations should be considered for every input value to the variables at distinguishable time steps. By employing generalized additive models, the proposed NAM-NC successfully explains each input value's importance for multiple variables and time steps. Experimental results involving a toy example and two real-world datasets show that the NAM-NC predicts multivariate time-series data as accurately as state-of-the-art neural networks, while also providing the explanatory importance of each input value. We also examine parameter-sharing networks using NAM-NC to decrease their complexity, and NAM-MC's hard-tied feature net extracted explanations with good performance.


翻译:深神经网络(DNN)是机器学习中最突出的方法之一。 但是,由于DNN是黑盒模型,因此它们缺乏预测所需的解释力。 最近,提出了神经添加模型(NAMs)在保持高预测性能的同时提供这种能量。 在本文中,我们提议对多变式现在播送(NC)问题采取新的不结盟运动方法,其中包括一个重要的机器学习重点领域。对于NC问题中使用的多变时间序列数据,应考虑解释在可识别的时间步骤中对变量的每一个输入值的解释。通过使用通用添加模型,拟议的NAM-NC成功地解释了每个输入值对多个变量和时间步骤的重要性。涉及一个微例和两个真实世界数据集的实验结果显示,NAM-NC预测多变时间序列数据与最先进的神经网络一样准确,同时也提供了每项输入值的解释重要性。我们还审查了参数共享网络,使用NAM-NC来降低其复杂性,以及NAM的硬化特征网,以良好的性能解释。

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