Manifold learning techniques play a pivotal role in machine learning by revealing lower-dimensional embeddings within high-dimensional data, thus enhancing both the efficiency and interpretability of data analysis by transforming the data into a lower-dimensional representation. However, a notable challenge with current manifold learning methods is their lack of explicit functional mappings, crucial for explainability in many real-world applications. Genetic programming, known for its interpretable functional tree-based models, has emerged as a promising approach to address this challenge. Previous research leveraged multi-objective GP to balance manifold quality against embedding dimensionality, producing functional mappings across a range of embedding sizes. Yet, these mapping trees often became complex, hindering explainability. In response, in this paper, we introduce Genetic Programming for Explainable Manifold Learning (GP-EMaL), a novel approach that directly penalises tree complexity. Our new method is able to maintain high manifold quality while significantly enhancing explainability and also allows customisation of complexity measures, such as symmetry balancing, scaling, and node complexity, catering to diverse application needs. Our experimental analysis demonstrates that GP-EMaL is able to match the performance of the existing approach in most cases, while using simpler, smaller, and more interpretable tree structures. This advancement marks a significant step towards achieving interpretable manifold learning.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

流形学习,全称流形学习方法(Manifold Learning),自2000年在著名的科学杂志《Science》被首次提出以来,已成为信息科学领域的研究热点。在理论和应用上,流形学习方法都具有重要的研究意义。假设数据是均匀采样于一个高维欧氏空间中的低维流形,流形学习就是从高维采样数据中恢复低维流形结构,即找到高维空间中的低维流形,并求出相应的嵌入映射,以实现维数约简或者数据可视化。它是从观测到的现象中去寻找事物的本质,找到产生数据的内在规律。
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
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
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
2+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
76+阅读 · 2022年3月26日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
A Comprehensive Survey on Graph Neural Networks
Arxiv
21+阅读 · 2019年1月3日
Learning Implicit Fields for Generative Shape Modeling
Arxiv
11+阅读 · 2018年12月6日
VIP会员
相关资讯
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
相关论文
Arxiv
76+阅读 · 2022年3月26日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
A Comprehensive Survey on Graph Neural Networks
Arxiv
21+阅读 · 2019年1月3日
Learning Implicit Fields for Generative Shape Modeling
Arxiv
11+阅读 · 2018年12月6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
2+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员