Counterfactual explanations (CEs) enhance the interpretability of machine learning models by describing what changes to an input are necessary to change its prediction to a desired class. These explanations are commonly used to guide users' actions, e.g., by describing how a user whose loan application was denied can be approved for a loan in the future. Existing approaches generate CEs by focusing on a single, fixed model, and do not provide any formal guarantees on the CEs' future validity. When models are updated periodically to account for data shift, if the generated CEs are not robust to the shifts, users' actions may no longer have the desired impacts on their predictions. This paper introduces VeriTraCER, an approach that jointly trains a classifier and an explainer to explicitly consider the robustness of the generated CEs to small model shifts. VeriTraCER optimizes over a carefully designed loss function that ensures the verifiable robustness of CEs to local model updates, thus providing deterministic guarantees to CE validity. Our empirical evaluation demonstrates that VeriTraCER generates CEs that (1) are verifiably robust to small model updates and (2) display competitive robustness to state-of-the-art approaches in handling empirical model updates including random initialization, leave-one-out, and distribution shifts.


翻译:反事实解释(CEs)通过描述对输入进行何种更改可使其预测结果变为目标类别,从而增强机器学习模型的可解释性。这类解释常被用于指导用户行动,例如说明贷款申请被拒的用户未来如何调整才能获得批准。现有方法基于单一固定模型生成CEs,且未提供关于CEs未来有效性的形式化保证。当模型因应对数据漂移而周期性更新时,若生成的CEs对漂移不具有鲁棒性,用户的行动将不再对预测结果产生预期影响。本文提出VeriTraCER方法,通过联合训练分类器与解释生成器,显式考虑生成CEs对小规模模型漂移的鲁棒性。VeriTraCER通过精心设计的损失函数进行优化,确保CEs对局部模型更新的可验证鲁棒性,从而为CE有效性提供确定性保证。实验评估表明,VeriTraCER生成的CEs:(1)对小规模模型更新具有可验证鲁棒性;(2)在处理包括随机初始化、留一法及分布漂移在内的实证模型更新时,展现出与现有最优方法相当的鲁棒性。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
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
A Survey on Data Augmentation for Text Classification
Arxiv
10+阅读 · 2021年2月26日
Arxiv
18+阅读 · 2019年1月16日
Learning Implicit Fields for Generative Shape Modeling
Arxiv
11+阅读 · 2018年12月6日
VIP会员
最新内容
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:33
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
5+阅读 · 今天6:43
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:38
《美空军条令出版物 4-0,维持》
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:32
《基于仿真的空军任务规划优化》
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:21
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
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