Multiple instance learning (MIL) is an effective and widely used approach for weakly supervised machine learning. In histopathology, MIL models have achieved remarkable success in tasks like tumor detection, biomarker prediction, and outcome prognostication. However, MIL explanation methods are still lagging behind, as they are limited to small bag sizes or disregard instance interactions. We revisit MIL through the lens of explainable AI (XAI) and introduce xMIL, a refined framework with more general assumptions. We demonstrate how to obtain improved MIL explanations using layer-wise relevance propagation (LRP) and conduct extensive evaluation experiments on three toy settings and four real-world histopathology datasets. Our approach consistently outperforms previous explanation attempts with particularly improved faithfulness scores on challenging biomarker prediction tasks. Finally, we showcase how xMIL explanations enable pathologists to extract insights from MIL models, representing a significant advance for knowledge discovery and model debugging in digital histopathology. Codes are available at: https://github.com/tubml-pathology/xMIL.


翻译:多示例学习(MIL)是一种有效且广泛使用的弱监督机器学习方法。在组织病理学中,MIL模型在肿瘤检测、生物标志物预测和预后判断等任务中取得了显著成功。然而,MIL的解释方法仍然滞后,因为它们仅限于小规模包或忽略了实例间的相互作用。我们从可解释人工智能(XAI)的视角重新审视MIL,并引入xMIL——一个具有更通用假设的改进框架。我们展示了如何使用分层相关性传播(LRP)获得改进的MIL解释,并在三个模拟场景和四个真实世界组织病理学数据集上进行了广泛的评估实验。我们的方法在具有挑战性的生物标志物预测任务上,特别是忠实度得分方面,持续优于先前的解释尝试。最后,我们展示了xMIL解释如何帮助病理学家从MIL模型中提取洞见,这代表了数字组织病理学中知识发现和模型调试的重要进展。代码可在以下网址获取:https://github.com/tubml-pathology/xMIL。

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
《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
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
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
18+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
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
126+阅读 · 2020年9月6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
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
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
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
18+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
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