The rapid advancement of artificial intelligence has led to increasingly sophisticated deep learning models, which frequently operate as opaque 'black boxes' with limited transparency in their decision-making processes. This lack of interpretability presents considerable challenges, especially in high-stakes applications where understanding the rationale behind a model's outputs is as essential as the outputs themselves. This study addresses the pressing need for interpretability in AI systems, emphasizing its role in fostering trust, ensuring accountability, and promoting responsible deployment in mission-critical fields. To address the interpretability challenge in deep learning, we introduce DLBacktrace, an innovative technique developed by the AryaXAI team to illuminate model decisions across a wide array of domains, including simple Multi Layer Perceptron (MLPs), Convolutional Neural Networks (CNNs), Large Language Models (LLMs), Computer Vision Models, and more. We provide a comprehensive overview of the DLBacktrace algorithm and present benchmarking results, comparing its performance against established interpretability methods, such as SHAP, LIME, GradCAM, Integrated Gradients, SmoothGrad, and Attention Rollout, using diverse task-based metrics. The proposed DLBacktrace technique is compatible with various model architectures built in PyTorch and TensorFlow, supporting models like Llama 3.2, other NLP architectures such as BERT and LSTMs, computer vision models like ResNet and U-Net, as well as custom deep neural network (DNN) models for tabular data. This flexibility underscores DLBacktrace's adaptability and effectiveness in enhancing model transparency across a broad spectrum of applications. The library is open-sourced and available at https://github.com/AryaXAI/DLBacktrace .


翻译:人工智能的快速发展催生了日益复杂的深度学习模型,这些模型通常作为不透明的“黑箱”运行,其决策过程缺乏透明度。这种可解释性的缺失带来了巨大挑战,尤其是在高风险应用中,理解模型输出背后的逻辑与输出本身同等重要。本研究针对人工智能系统对可解释性的迫切需求,强调其在关键任务领域中建立信任、确保问责制和促进负责任部署方面的重要作用。为解决深度学习中的可解释性挑战,我们提出了由AryaXAI团队开发的创新技术DLBacktrace,该技术能够阐明跨广泛领域的模型决策,包括简单的多层感知机(MLP)、卷积神经网络(CNN)、大语言模型(LLM)、计算机视觉模型等。我们全面概述了DLBacktrace算法,并展示了基准测试结果,使用多样化的基于任务的指标,将其性能与SHAP、LIME、GradCAM、Integrated Gradients、SmoothGrad和Attention Rollout等成熟的可解释性方法进行了比较。所提出的DLBacktrace技术与基于PyTorch和TensorFlow构建的各种模型架构兼容,支持诸如Llama 3.2、其他NLP架构(如BERT和LSTM)、计算机视觉模型(如ResNet和U-Net),以及用于表格数据的定制深度神经网络(DNN)模型。这种灵活性凸显了DLBacktrace在广泛的应用场景中增强模型透明度的适应性和有效性。该库已开源,可通过https://github.com/AryaXAI/DLBacktrace 获取。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
0+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
46+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
12+阅读 · 2023年9月21日
Arxiv
26+阅读 · 2022年1月3日
3D Deep Learning on Medical Images: A Review
Arxiv
13+阅读 · 2020年4月1日
VIP会员
相关VIP内容
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
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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
0+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
46+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员