The support of artificial intelligence (AI) based decision-making is a key element in future 6G networks, where the concept of native AI will be introduced. Moreover, AI is widely employed in different critical applications such as autonomous driving and medical diagnosis. In such applications, using AI as black-box models is risky and challenging. Hence, it is crucial to understand and trust the decisions taken by these models. Tackling this issue can be achieved by developing explainable AI (XAI) schemes that aim to explain the logic behind the black-box model behavior, and thus, ensure its efficient and safe deployment. Recently, we proposed a novel perturbation-based XAI-CHEST framework that is oriented toward channel estimation in wireless communications. The core idea of the XAI-CHEST framework is to identify the relevant model inputs by inducing high noise on the irrelevant ones. This manuscript provides the detailed theoretical foundations of the XAI-CHEST framework. In particular, we derive the analytical expressions of the XAI-CHEST loss functions and the noise threshold fine-tuning optimization problem. Hence the designed XAI-CHEST delivers a smart input feature selection methodology that can further improve the overall performance while optimizing the architecture of the employed model. Simulation results show that the XAI-CHEST framework provides valid interpretations, where it offers an improved bit error rate performance while reducing the required computational complexity in comparison to the classical DL-based channel estimation.


翻译:基于人工智能的决策支持是未来6G网络的关键要素,届时将引入原生AI的概念。此外,AI已广泛应用于自动驾驶、医疗诊断等不同关键领域。在此类应用中,将AI作为黑盒模型使用存在风险与挑战。因此,理解并信任这些模型所作决策至关重要。解决这一问题可通过开发可解释人工智能方案来实现,该方案旨在阐释黑盒模型行为背后的逻辑,从而确保其高效安全的部署。近期,我们提出了一种面向无线通信信道估计的新型基于扰动的XAI-CHEST框架。该框架的核心思想是通过对不相关输入施加高强度噪声来识别相关模型输入。本文详细阐述了XAI-CHEST框架的理论基础,具体推导了XAI-CHEST损失函数的解析表达式及噪声阈值微调优化问题。由此设计的XAI-CHEST提供了一种智能输入特征选择方法,可在优化所采用模型架构的同时进一步提升整体性能。仿真结果表明,相较于传统基于深度学习的信道估计方法,XAI-CHEST框架能提供有效解释,在降低计算复杂度的同时实现了更优的误码率性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
0+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
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Conditional Prompt Learning for Vision-Language Models
Arxiv
13+阅读 · 2022年3月10日
Arxiv
49+阅读 · 2021年9月11日
Arxiv
17+阅读 · 2018年4月2日
VIP会员
最新内容
《美陆军条例:陆军指挥政策(2026版)》
专知会员服务
5+阅读 · 今天8:10
《军用自主人工智能系统的治理与安全》
专知会员服务
4+阅读 · 今天8:02
《系统簇式多域作战规划范畴论框架》
专知会员服务
7+阅读 · 4月20日
高效视频扩散模型:进展与挑战
专知会员服务
3+阅读 · 4月20日
乌克兰前线的五项创新
专知会员服务
7+阅读 · 4月20日
 军事通信系统与设备的技术演进综述
专知会员服务
6+阅读 · 4月20日
《北约标准:医疗评估手册》174页
专知会员服务
5+阅读 · 4月20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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
0+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
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员