Successful deployment of Deep Neural Networks (DNNs) requires their validation with an adequate test set to ensure a sufficient degree of confidence in test outcomes. Although well-established test adequacy assessment techniques have been proposed for DNNs, we still need to investigate their application within a comprehensive methodology for accurately predicting the fault detection ability of test sets and thus assessing their adequacy. In this paper, we propose and evaluate TEASMA, a comprehensive and practical methodology designed to accurately assess the adequacy of test sets for DNNs. In practice, TEASMA allows engineers to decide whether they can trust high-accuracy test results and thus validate the DNN before its deployment. Based on a DNN model's training set, TEASMA provides a procedure to build accurate DNN-specific prediction models of the Fault Detection Rate (FDR) of a test set using an existing adequacy metric, thus enabling its assessment. We evaluated TEASMA with four state-of-the-art test adequacy metrics: Distance-based Surprise Coverage (DSC), Likelihood-based Surprise Coverage (LSC), Input Distribution Coverage (IDC), and Mutation Score (MS). Our extensive empirical evaluation across multiple DNN models and input sets such as ImageNet, reveals a strong linear correlation between the predicted and actual FDR values derived from MS, DSC, and IDC, with minimum R^2 values of 0.94 for MS and 0.90 for DSC and IDC. Furthermore, a low average Root Mean Square Error (RMSE) of 9% between actual and predicted FDR values across all subjects, when relying on regression analysis and MS, demonstrates the latter's superior accuracy when compared to DSC and IDC, with RMSE values of 0.17 and 0.18, respectively. Overall, these results suggest that TEASMA provides a reliable basis for confidently deciding whether to trust test results for DNN models.


翻译:深度神经网络(DNNs)的成功部署需要利用充分的测试集对其进行验证,以确保对测试结果具有足够高的置信度。尽管目前已针对DNNs提出了成熟的测试充分性评估技术,我们仍需研究如何将这些技术应用于一个综合性的方法学中,以准确预测测试集的故障检测能力,进而评估其充分性。本文提出并评估了TEASMA,这是一个旨在准确评估DNNs测试集充分性的综合性实用方法学。在实践中,TEASMA使工程师能够判断是否可以信任高精度的测试结果,从而在DNN部署前完成验证。基于DNN模型的训练集,TEASMA提供了一套流程,能够利用现有的充分性度量指标,构建精确的、针对特定DNN的测试集故障检测率(FDR)预测模型,从而实现对其充分性的评估。我们使用四种先进的测试充分性度量指标对TEASMA进行了评估:基于距离的意外覆盖率(DSC)、基于似然的意外覆盖率(LSC)、输入分布覆盖率(IDC)以及变异分数(MS)。我们在多个DNN模型和输入集(例如ImageNet)上进行的广泛实证评估表明,基于MS、DSC和IDC得到的预测FDR值与实际FDR值之间存在强线性相关性,其中MS的最小R^2值为0.94,DSC和IDC的最小R^2值为0.90。此外,当依赖回归分析和MS时,所有实验对象的实际FDR值与预测FDR值之间的平均均方根误差(RMSE)低至9%,这表明相较于RMSE值分别为0.17和0.18的DSC和IDC,MS具有更高的准确性。总体而言,这些结果表明TEASMA为判断是否应信任DNN模型的测试结果提供了一个可靠的决策依据。

0
下载
关闭预览

相关内容

Interaction Design and Children是研究人员、教育工作者和实践者的首次国际会议,旨在分享包容性儿童中心设计、学习和互动领域的最新研究成果、创新方法和新技术。年会包括论文、专题介绍、发言者、讲习班、参与性设计经验以及讨论如何为儿童创造更好的互动经验。官网链接:http://idc.acm.org/2019/
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
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
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
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9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
3+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
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
VIP会员
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
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
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9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
3+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
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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员