Nowadays, we are witnessing an increasing demand in both corporates and academia for exploiting Deep Learning (DL) to solve complex real-world problems. A DL program encodes the network structure of a desirable DL model and the process by which the model learns from the training dataset. Like any software, a DL program can be faulty, which implies substantial challenges of software quality assurance, especially in safety-critical domains. It is therefore crucial to equip DL development teams with efficient fault detection techniques and tools. In this paper, we propose NeuraLint, a model-based fault detection approach for DL programs, using meta-modelling and graph transformations. First, we design a meta-model for DL programs that includes their base skeleton and fundamental properties. Then, we construct a graph-based verification process that covers 23 rules defined on top of the meta-model and implemented as graph transformations to detect faults and design inefficiencies in the generated models (i.e., instances of the meta-model). First, the proposed approach is evaluated by finding faults and design inefficiencies in 28 synthesized examples built from common problems reported in the literature. Then NeuraLint successfully finds 64 faults and design inefficiencies in 34 real-world DL programs extracted from Stack Overflow posts and GitHub repositories. The results show that NeuraLint effectively detects faults and design issues in both synthesized and real-world examples with a recall of 70.5 % and a precision of 100 %. Although the proposed meta-model is designed for feedforward neural networks, it can be extended to support other neural network architectures such as recurrent neural networks. Researchers can also expand our set of verification rules to cover more types of issues in DL programs.


翻译:目前,我们正目睹企业和学术界对利用深学习(DL)解决复杂的现实世界问题的日益需求。 DL 程序将理想的 DL 模型的网络结构与模型从培训数据集学习的过程编码起来。像任何软件一样, DL 程序也可能是错误的,这意味着软件质量保障面临巨大的挑战,特别是在安全关键领域。因此,至关重要的是为DL开发团队配备高效的错误检测技术和工具。在本文中,我们提议NeuraLint,这是基于模型的错误检测方法,用于解决复杂的现实世界问题。DL 程序使用元模型和图形转换。首先,我们为 DL 程序设计了一个包含其基本骨架和基本属性的网络网络结构结构。然后,我们建立一个基于图表的核查程序,涵盖在元模型顶端界定的23条规则,作为图表转换来检测错误和设计生成模型中的低效率问题(即,元模型的例子)。首先,我们提出的方法可以通过查找错误和设计效率低下的28个综合模型来评估 Duralway 。随后,NeLint 正在发现,在Silb Produstrual Prostration Prostrual Prostrual erval Prostration Prostration 和 Stalde Produstration Produ 这样的设计结果。

0
下载
关闭预览

相关内容

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/
《动手学深度学习》(Dive into Deep Learning)PyTorch实现
专知会员服务
119+阅读 · 2019年12月31日
《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
153+阅读 · 2019年10月12日
最新图学习推荐系统综述 | Graph Learning Approaches to Recommender Systems
机器学习与推荐算法
5+阅读 · 2020年4月29日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+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
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
已删除
将门创投
7+阅读 · 2018年4月25日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
The analysis approach of ThreatGet
Arxiv
0+阅读 · 2021年7月21日
Arxiv
0+阅读 · 2021年7月17日
Anomalous Instance Detection in Deep Learning: A Survey
Deep Learning for Deepfakes Creation and Detection
Arxiv
6+阅读 · 2019年9月25日
VIP会员
相关VIP内容
《动手学深度学习》(Dive into Deep Learning)PyTorch实现
专知会员服务
119+阅读 · 2019年12月31日
《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
153+阅读 · 2019年10月12日
相关资讯
最新图学习推荐系统综述 | Graph Learning Approaches to Recommender Systems
机器学习与推荐算法
5+阅读 · 2020年4月29日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+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
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
已删除
将门创投
7+阅读 · 2018年4月25日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员