Recurrent Neural Networks (RNNs) have achieved tremendous success in sequential data processing. However, it is quite challenging to interpret and verify RNNs' behaviors directly. To this end, many efforts have been made to extract finite automata from RNNs. Existing approaches such as exact learning are effective in extracting finite-state models to characterize the state dynamics of RNNs for formal languages, but are limited in the scalability to process natural languages. Compositional approaches that are scablable to natural languages fall short in extraction precision. In this paper, we identify the transition sparsity problem that heavily impacts the extraction precision. To address this problem, we propose a transition rule extraction approach, which is scalable to natural language processing models and effective in improving extraction precision. Specifically, we propose an empirical method to complement the missing rules in the transition diagram. In addition, we further adjust the transition matrices to enhance the context-aware ability of the extracted weighted finite automaton (WFA). Finally, we propose two data augmentation tactics to track more dynamic behaviors of the target RNN. Experiments on two popular natural language datasets show that our method can extract WFA from RNN for natural language processing with better precision than existing approaches. Our code is available at https://github.com/weizeming/Extract_WFA_from_RNN_for_NL.


翻译:经常性神经网络(Neal Networks)在连续处理数据方面取得了巨大的成功,然而,直接解释和核实RNNs的行为是相当困难的。为此,我们已作出许多努力,从RNS中提取有限的自动数据。现有的方法,例如精确学习,在为正式语言提取限定国家的状态动态模型方面是有效的,但是在可缩放性方面是有限的,但在处理自然语言方面是有限的。对自然语言的定性方法(WFA),在提取精度方面还远远不够精确。在本文中,我们找出了严重影响提取精确度的过渡性过度性问题。为了解决这一问题,我们建议采用过渡性规则提取方法,该方法可与自然语言处理模型相适应,并有效地改进提取精确度。具体地说,我们提出了一个实验方法,以补充过渡图中缺失的规则。此外,我们进一步调整了过渡矩阵,以加强抽取的加权自动地图(WFA)。最后,我们提议了两种数据增强能力的方法,以跟踪目标RNNE(RN)的动态行为。在两种通用的自然语言数据处理中进行实验,这两次比我们现有的自然语言精确处理方法可以提取。

0
下载
关闭预览

相关内容

Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
57+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
144+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+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
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月2日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4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
【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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月28日
Arxiv
21+阅读 · 2019年8月21日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月2日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4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
【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
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员