A well-known failure mode of neural networks is that they may confidently return erroneous predictions. Such unsafe behaviour is particularly frequent when the use case slightly differs from the training context, and/or in the presence of an adversary. This work presents a novel direction to address these issues in a broad, general manner: imposing class-aware constraints on a model's internal activation patterns. Specifically, we assign to each class a unique, fixed, randomly-generated binary vector - hereafter called class code - and train the model so that its cross-depths activation patterns predict the appropriate class code according to the input sample's class. The resulting predictors are dubbed Total Activation Classifiers (TAC), and TACs may either be trained from scratch, or used with negligible cost as a thin add-on on top of a frozen, pre-trained neural network. The distance between a TAC's activation pattern and the closest valid code acts as an additional confidence score, besides the default unTAC'ed prediction head's. In the add-on case, the original neural network's inference head is completely unaffected (so its accuracy remains the same) but we now have the option to use TAC's own confidence and prediction when determining which course of action to take in an hypothetical production workflow. In particular, we show that TAC strictly improves the value derived from models allowed to reject/defer. We provide further empirical evidence that TAC works well on multiple types of architectures and data modalities and that it is at least as good as state-of-the-art alternative confidence scores derived from existing models.


翻译:神经网络的一个众所周知的失效模式是它们可能自信地返回错误预测。这种不安全行为在使用场景与训练环境稍有不同时,或存在对抗性攻击的情况下尤为常见。本文提出了一种广泛通用的新方向来解决这些问题:对模型内部激活模式施加类别感知约束。具体而言,我们为每个类别分配一个唯一的、固定的、随机生成的二进制向量(以下称为类别编码),并训练模型,使其跨层激活模式根据输入样本的类别预测相应的类别编码。由此产生的预测器被称为总激活分类器(TAC),TAC既可以从头训练,也可以作为轻量附加模块以极低成本叠加在冻结的预训练神经网络上。TAC激活模式与最近有效编码之间的距离可作为一种额外的置信度评分,与默认的未TAC预测头输出的置信度互补。在附加模块场景中,原始神经网络的推理头完全不受影响(因此其准确率保持不变),但在假设的生产工作流中,我们可以选择使用TAC自身的置信度和预测来决定采取何种行动。特别地,我们证明TAC能够严格提升允许拒绝/延迟决策的模型的价值。我们进一步提供了实证证据,表明TAC在多种架构和数据模态下均表现良好,且其性能至少与现有模型导出的最先进替代置信度评分相当。

0
下载
关闭预览

相关内容

IEEE情感计算TAC(IEEE Transactions on Affective Computing)是一份跨学科的国际档案期刊,旨在传播能够识别、解释和模拟人类情感和相关情感现象的系统设计研究成果。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/taffco/
【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
128+阅读 · 2022年4月21日
【ICLR2021】神经元注意力蒸馏消除DNN中的后门触发器
专知会员服务
15+阅读 · 2021年1月31日
专知会员服务
47+阅读 · 2020年10月31日
【Google】平滑对抗训练,Smooth Adversarial Training
专知会员服务
49+阅读 · 2020年7月4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
【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
论文浅尝 | Language Models (Mostly) Know What They Know
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年11月18日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15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
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
神经网络中的「注意力」是什么?怎么用?
北京思腾合力科技有限公司
17+阅读 · 2017年10月28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 · 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
8+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 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
25+阅读 · 2021年3月20日
Feature Denoising for Improving Adversarial Robustness
Arxiv
15+阅读 · 2018年12月9日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 教程 | 数值优化理论还重要吗?
专知会员服务
3+阅读 · 7月26日
ICM 2026 | 陶哲轩:人工智能时代的数学
专知会员服务
1+阅读 · 7月26日
《反无人机交战场景下的战斗归零研究》
专知会员服务
4+阅读 · 7月26日
博士论文 | 用代码结构感知方法推进代码大模型
《决策模型比较研究》
专知会员服务
11+阅读 · 7月25日
《美军水下战与海床战概述及本地实施》
专知会员服务
6+阅读 · 7月25日
面向未来冲突推进陆军情报体制改革
专知会员服务
5+阅读 · 7月25日
相关VIP内容
【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
128+阅读 · 2022年4月21日
【ICLR2021】神经元注意力蒸馏消除DNN中的后门触发器
专知会员服务
15+阅读 · 2021年1月31日
专知会员服务
47+阅读 · 2020年10月31日
【Google】平滑对抗训练,Smooth Adversarial Training
专知会员服务
49+阅读 · 2020年7月4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
【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
相关资讯
论文浅尝 | Language Models (Mostly) Know What They Know
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年11月18日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15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
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
神经网络中的「注意力」是什么?怎么用?
北京思腾合力科技有限公司
17+阅读 · 2017年10月28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 · 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
8+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 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员