In many practical applications, deep neural networks have been typically deployed to operate as a black box predictor. Despite the high amount of work on interpretability and high demand on the reliability of these systems, they typically still have to include a human actor in the loop, to validate the decisions and handle unpredictable failures and unexpected corner cases. This is true in particular for failure-critical application domains, such as medical diagnosis. We present a novel approach to explain and support an interpretation of the decision-making process to a human expert operating a deep learning system based on Convolutional Neural Network (CNN). By modeling activation statistics on selected layers of a trained CNN via Gaussian Mixture Models (GMM), we develop a novel perceptual code in binary vector space that describes how the input sample is processed by the CNN. By measuring distances between pairs of samples in this perceptual encoding space, for any new input sample, we can now retrieve a set of most perceptually similar and dissimilar samples from an existing atlas of labeled samples, to support and clarify the decision made by the CNN model. Possible uses of this approach include for example Computer-Aided Diagnosis (CAD) systems working with medical imaging data, such as Magnetic Resonance Imaging (MRI) or Computed Tomography (CT) scans. We demonstrate the viability of our method in the domain of medical imaging for patient condition diagnosis, as the proposed decision explanation method via similar ground truth domain examples (e.g. from existing diagnosis archives) will be interpretable by the operating medical personnel. Our results indicate that our method is capable of detecting distinct prediction strategies that enable us to identify the most similar predictions from an existing atlas.


翻译:在许多实际应用中,深心神经网络通常被作为一种黑盒预测器来运行。尽管在解释性方面做了大量工作,对这些系统可靠性的需求也很高,但通常仍须在循环中包括一个人类行为者,以验证决定,并处理不可预测的故障和意外的角落案例。特别是对于失败关键应用领域,如医学诊断,这是特别如此。我们提出了一个新颖的方法,解释和支持对决策过程的解释,以便由一位专家在以Culual Recial Neal网络(CNN)为基础,运行一个深层次的深入学习系统。通过Gaussian mixtures 诊断模型(GMMMM)对受过训练的CNN的选定层次进行模拟启动统计数据,我们通常在二进制矢量空间开发一个新的概念代码代码,说明输入样品是如何由CNNC处理的。通过任何新的输入抽样样本,我们现在可以从现有的标签样本中提取一组最明显相似和不相近的样本,以便支持和澄清CNN模型做出的决定。我们可能使用这种方法,例如计算机-Regional Regimax 系统,从而显示我们现有的医学方法。

1
下载
关闭预览

相关内容

在深度学习中,卷积神经网络(CNN或ConvNet)是一类深度神经网络,最常用于分析视觉图像。基于它们的共享权重架构和平移不变性特征,它们也被称为位移不变或空间不变的人工神经网络(SIANN)。它们在图像和视频识别,推荐系统,图像分类,医学图像分析,自然语言处理,和财务时间序列中都有应用。

知识荟萃

精品入门和进阶教程、论文和代码整理等

更多

查看相关VIP内容、论文、资讯等
【阿里巴巴-CVPR2020】频域学习,Learning in the Frequency Domain
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
30+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
149+阅读 · 2019年10月12日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
【论文笔记】通俗理解少样本文本分类 (Few-Shot Text Classification) (1)
深度学习自然语言处理
7+阅读 · 2020年4月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
24+阅读 · 2019年5月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
人工智能 | 国际会议截稿信息9条
Call4Papers
4+阅读 · 2018年3月13日
分布式TensorFlow入门指南
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年11月28日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
Arxiv
0+阅读 · 2021年2月4日
3D Deep Learning on Medical Images: A Review
Arxiv
12+阅读 · 2020年4月1日
Learning in the Frequency Domain
Arxiv
11+阅读 · 2020年3月12日
Learning to Weight for Text Classification
Arxiv
8+阅读 · 2019年3月28日
Arxiv
12+阅读 · 2019年3月14日
Arxiv
16+阅读 · 2018年2月7日
VIP会员
相关资讯
【论文笔记】通俗理解少样本文本分类 (Few-Shot Text Classification) (1)
深度学习自然语言处理
7+阅读 · 2020年4月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
24+阅读 · 2019年5月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
人工智能 | 国际会议截稿信息9条
Call4Papers
4+阅读 · 2018年3月13日
分布式TensorFlow入门指南
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年11月28日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2021年2月4日
3D Deep Learning on Medical Images: A Review
Arxiv
12+阅读 · 2020年4月1日
Learning in the Frequency Domain
Arxiv
11+阅读 · 2020年3月12日
Learning to Weight for Text Classification
Arxiv
8+阅读 · 2019年3月28日
Arxiv
12+阅读 · 2019年3月14日
Arxiv
16+阅读 · 2018年2月7日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员