Few-Shot Learning (FSL) is a challenging task, which aims to recognize novel classes with few examples. Recently, lots of methods have been proposed from the perspective of meta-learning and representation learning. However, few works focus on the interpretability of FSL decision process. In this paper, we take a step towards the interpretable FSL by proposing a novel meta-learning based decision tree framework, namely, MetaDT. In particular, the FSL interpretability is achieved from two aspects, i.e., a concept aspect and a visual aspect. On the concept aspect, we first introduce a tree-like concept hierarchy as FSL prior. Then, resorting to the prior, we split each few-shot task to a set of subtasks with different concept levels and then perform class prediction via a model of decision tree. The advantage of such design is that a sequence of high-level concept decisions that lead up to a final class prediction can be obtained, which clarifies the FSL decision process. On the visual aspect, a set of subtask-specific classifiers with visual attention mechanism is designed to perform decision at each node of the decision tree. As a result, a subtask-specific heatmap visualization can be obtained to achieve the decision interpretability of each tree node. At last, to alleviate the data scarcity issue of FSL, we regard the prior of concept hierarchy as an undirected graph, and then design a graph convolution-based decision tree inference network as our meta-learner to infer parameters of the decision tree. Extensive experiments on performance comparison and interpretability analysis show superiority of our MetaDT.


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决策树(Decision Tree)是在已知各种情况发生概率的基础上,通过构成决策树来求取净现值的期望值大于等于零的概率,评价项目风险,判断其可行性的决策分析方法,是直观运用概率分析的一种图解法。由于这种决策分支画成图形很像一棵树的枝干,故称决策树。在机器学习中,决策树是一个预测模型,他代表的是对象属性与对象值之间的一种映射关系。Entropy = 系统的凌乱程度,使用算法ID3, C4.5和C5.0生成树算法使用熵。这一度量是基于信息学理论中熵的概念。 决策树是一种树形结构,其中每个内部节点表示一个属性上的测试,每个分支代表一个测试输出,每个叶节点代表一种类别。 分类树(决策树)是一种十分常用的分类方法。他是一种监管学习,所谓监管学习就是给定一堆样本,每个样本都有一组属性和一个类别,这些类别是事先确定的,那么通过学习得到一个分类器,这个分类器能够对新出现的对象给出正确的分类。这样的机器学习就被称之为监督学习。

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