Machine learning (ML) models are becoming increasingly common in the atmospheric science community with a wide range of applications. To enable users to understand what an ML model has learned, ML explainability has become a field of active research. In Part I of this two-part study, we described several explainability methods and demonstrated that feature rankings from different methods can substantially disagree with each other. It is unclear, though, whether the disagreement is overinflated due to some methods being less faithful in assigning importance. Herein, "faithfulness" or "fidelity" refer to the correspondence between the assigned feature importance and the contribution of the feature to model performance. In the present study, we evaluate the faithfulness of feature ranking methods using multiple methods. Given the sensitivity of explanation methods to feature correlations, we also quantify how much explainability faithfulness improves after correlated features are limited. Before dimensionality reduction, the feature relevance methods [e.g., SHAP, LIME, ALE variance, and logistic regression (LR) coefficients] were generally more faithful than the permutation importance methods due to the negative impact of correlated features. Once correlated features were reduced, traditional permutation importance became the most faithful method. In addition, the ranking uncertainty (i.e., the spread in rank assigned to a feature by the different ranking methods) was reduced by a factor of 2-10, and excluding less faithful feature ranking methods reduces it further. This study is one of the first to quantify the improvement in explainability from limiting correlated features and knowing the relative fidelity of different explainability methods.


翻译:在大气科学界中,机器学习模式越来越普遍,应用范围很广。为了使用户能够理解ML模型学到了什么,ML解释性已成为积极研究的领域。在这项两部分研究的第一部分,我们介绍了几种解释性方法,并表明不同方法的特征排名可能彼此大相径庭。但尚不清楚的是,由于某些方法不太忠实地赋予重要性,这种差异是否过大了。这里,“忠诚”或“忠诚”是指指定特征重要性与特征对模型性能的贡献之间的对应性。在本研究中,我们用多种方法评估特征排名方法的准确性。鉴于解释方法对特征相关性的敏感性,我们还介绍了几种解释性方法,并表明不同方法之间的差异性能差别很大。在尺寸下降之前,特征相关性方法[例如,SHAP、LME、ALE差异和物流回归系数]一般比调异的重要性方法更准确性,因为相关特性的负面影响。在本项研究中,对特征评级方法的准确性评估方法的准确性性性性性进行了评估。由于解释性化方法的敏感性降低,因此,传统的等级的稳定性变得不那么重要。

0
下载
关闭预览

相关内容

强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
167+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+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
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3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
25+阅读 · 2019年5月18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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31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
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012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 · 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 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年1月17日
Arxiv
0+阅读 · 2023年1月16日
Arxiv
14+阅读 · 2020年12月17日
VIP会员
相关资讯
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3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
25+阅读 · 2019年5月18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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31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
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012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 · 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 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员