We study a classification problem with three key challenges: pervasive informative missingness, the integration of partial prior expert knowledge into the learning process, and the need for interpretable decision rules. We propose a framework that encodes prior knowledge through an expert-guided class-conditional model for one or more classes, and use this model to construct a small set of interpretable goodness-of-fit features. The features quantify how well the observed data agree with the expert model, isolating the contributions of different aspects of the data, including both observed and missing components. These features are combined with a few transparent auxiliary summaries in a simple discriminative classifier, resulting in a decision rule that is easy to inspect and justify. We develop and apply the framework in the context of seismic monitoring used to assess compliance with the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty. We show that the method has strong potential as a transparent screening tool, reducing workload for expert analysts. A simulation designed to isolate the contribution of the proposed framework shows that this interpretable expert-guided method can even outperform strong standard machine-learning classifiers, particularly when training samples are small.


翻译:我们研究了一个分类问题,该问题面临三个关键挑战:普遍存在的信息缺失、将部分先验专家知识融入学习过程,以及需要可解释的决策规则。我们提出了一种框架,通过专家引导的类别条件模型为一类或多类编码先验知识,并利用该模型构建一组少量可解释的拟合优度特征。这些特征量化了观测数据与专家模型的一致程度,分离了数据不同方面(包括观测和缺失部分)的贡献。这些特征与少数透明的辅助摘要相结合,构成一个简单的判别分类器,从而得到一个易于检查和验证的决策规则。我们在地震监测的背景下开发并应用了该框架,以评估《全面禁止核试验条约》的遵守情况。研究表明,该方法作为透明的筛选工具具有巨大潜力,能够减少专家分析师的工作量。通过一项旨在分离该框架贡献的模拟实验显示,这种可解释的专家引导方法甚至可以超越强大的标准机器学习分类器,尤其是在训练样本较少时表现更优。

0
下载
关闭预览

相关内容

可解释聚类综述
专知会员服务
38+阅读 · 2024年9月8日
20年单类别(One-Class)分类全面综述论文,从2001到2020
专知会员服务
23+阅读 · 2021年1月12日
【WSDM2021】弱监督下的分层元数据感知文档分类
专知会员服务
11+阅读 · 2020年11月16日
【CVPR2019】弱监督图像分类建模
深度学习大讲堂
38+阅读 · 2019年7月25日
一文综述经典的深度文本分类方法
AI100
12+阅读 · 2019年6月8日
非平衡数据集 focal loss 多类分类
AI研习社
33+阅读 · 2019年4月23日
深度学习文本分类方法综述(代码)
中国人工智能学会
28+阅读 · 2018年6月16日
关于CNN图像分类的一份综合设计指南
云栖社区
11+阅读 · 2018年5月15日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
9+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2015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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
6+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
9+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2015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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员