In the early days of machine learning (ML), the emphasis was on developing complex algorithms to achieve best predictive performance. To understand and explain the model results, one had to rely on post hoc explainability techniques, which are known to have limitations. Recently, with the recognition that interpretability is just as important, researchers are compromising on small increases in predictive performance to develop algorithms that are inherently interpretable. While doing so, the ML community has rediscovered the use of low-order functional ANOVA (fANOVA) models that have been known in the statistical literature for some time. This paper starts with a description of challenges with post hoc explainability and reviews the fANOVA framework with a focus on main effects and second-order interactions. This is followed by an overview of two recently developed techniques: Explainable Boosting Machines or EBM (Lou et al., 2013) and GAMI-Net (Yang et al., 2021b). The paper proposes a new algorithm, called GAMI-Lin-T, that also uses trees like EBM, but it does linear fits instead of piecewise constants within the partitions. There are many other differences, including the development of a new interaction filtering algorithm. Finally, the paper uses simulated and real datasets to compare selected ML algorithms. The results show that GAMI-Lin-T and GAMI-Net have comparable performances, and both are generally better than EBM.


翻译:在机器学习早期,重点在于开发复杂算法以实现最佳预测性能。为了理解和解释模型结果,研究人员不得不依赖后验可解释性技术,但这些技术存在局限性。近年来,随着可解释性与预测性能同等重要的认知被广泛接受,研究者开始接受预测性能的小幅下降,转而开发具有内在可解释性的算法。在此过程中,机器学习社区重新发现了在统计学文献中早已存在的低阶函数化方差分析(fANOVA)模型的应用价值。本文首先阐述了后验可解释性面临的挑战,并重点回顾了主效应与二阶交互效应的fANOVA框架,继而概述了两种近期开发的技术:可解释增强机(EBM,Lou等人,2013)与GAMI-Net(Yang等人,2021b)。本文提出了一种新算法GAMI-Lin-T,该算法虽与EBM同样使用树模型,但在划分区域内采用线性拟合而非分段常数。此外,二者还存在诸多差异,包括新型交互过滤算法的开发。最后,本文利用模拟数据集与真实数据集对所选机器学习算法进行了比较。结果表明,GAMI-Lin-T与GAMI-Net性能相当,且均整体优于EBM。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+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
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015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
0+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
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 · 2012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
151+阅读 · 2017年8月1日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | SARDI:扩散语言模型的自增强检索
专知会员服务
4+阅读 · 6月6日
《国防领域安全采用大语言模型的战略蓝图》
专知会员服务
7+阅读 · 6月6日
ICML 2026 | 演化选择的因果建模
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
综述|学习式3D表征最新进展与趋势
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
人工智能重塑威慑:算法优势的兴起
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
17+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
14+阅读 · 6月4日
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015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
0+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
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 · 2012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