An important issue in dealing with Deep Convolutional Neural Networks (DCNN) is the 'black box problem', which represents the unknowns about internal information representation and processing, especially in the middle and higher layers. In this study, we adopted a systems neuroscience methodology to measure the visual feature selectivity and visualize the spatial receptive field of the units in VGG16. Orientation and spatial frequency tunings of each unit were measured using sinusoidal grating stimuli. The image category selectivity of each unit was also measured using natural image stimuli. The spatial structures of the receptive fields of all convolutional units were estimated by activation-weighted average (AWA) and activation-weighted covariance (AWC) analyses. In the middle layers (convolutional layers in block3 and block4), AWC analysis successfully reconstructed the receptive field that predicted the visual feature selectivity of the unit. Those results suggested the possibility that analyzing the reconstructed receptive field structure can be used to interpret the functional significance of the units and layers of a DCNN.


翻译:处理深革命神经网络(DCNN)的一个重要问题是“黑盒子问题”,它代表了内部信息代表性和处理的未知因素,特别是在中层和上层。在本研究中,我们采用了一种系统神经科学方法,以测量VGG16单元的视觉特征选择性和可视空间可容场。每个单元的方向和空间频率调试都是用正弦缩放模拟来测量的。每个单元的图像类别选择性也是用自然图像刺激度来衡量的。所有革命单元的可接收场的空间结构是通过激活加权平均(AWA)和振动加权共变(AWC)分析来估计的。在中间层(3区和4区),AWC分析成功地重建了预测该单元视觉选择性的可容场。这些结果表明,有可能利用分析重建的可容场结构来解释DCNN的单元和层次的功能意义。

0
下载
关闭预览

相关内容

知识图谱推理,50页ppt,Salesforce首席科学家Richard Socher
专知会员服务
105+阅读 · 2020年6月10日
可解释强化学习,Explainable Reinforcement Learning: A Survey
专知会员服务
128+阅读 · 2020年5月14日
专知会员服务
59+阅读 · 2020年3月19日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
91+阅读 · 2019年10月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Nature 一周论文导读 | 2019 年 2 月 28 日
科研圈
13+阅读 · 2019年3月10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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文笔记之Feature Selective Networks for Object Detection
统计学习与视觉计算组
21+阅读 · 2018年7月26日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
视频超分辨 Detail-revealing Deep Video Super-resolution 论文笔记
统计学习与视觉计算组
17+阅读 · 2018年3月16日
计算机视觉近一年进展综述
机器学习研究会
8+阅读 · 2017年11月25日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
Arxiv
0+阅读 · 2021年4月24日
Arxiv
3+阅读 · 2018年10月25日
Arxiv
19+阅读 · 2018年6月27日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Nature 一周论文导读 | 2019 年 2 月 28 日
科研圈
13+阅读 · 2019年3月10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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文笔记之Feature Selective Networks for Object Detection
统计学习与视觉计算组
21+阅读 · 2018年7月26日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
视频超分辨 Detail-revealing Deep Video Super-resolution 论文笔记
统计学习与视觉计算组
17+阅读 · 2018年3月16日
计算机视觉近一年进展综述
机器学习研究会
8+阅读 · 2017年11月25日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员