The ability to remove features from the input of machine learning models is very important to understand and interpret model predictions. However, this is non-trivial for vision models since masking out parts of the input image typically causes large distribution shifts. This is because the baseline color used for masking (typically grey or black) is out of distribution. Furthermore, the shape of the mask itself can contain unwanted signals which can be used by the model for its predictions. Recently, there has been some progress in mitigating this issue (called missingness bias) in image masking for vision transformers. In this work, we propose a new masking method for CNNs we call layer masking in which the missingness bias caused by masking is reduced to a large extent. Intuitively, layer masking applies a mask to intermediate activation maps so that the model only processes the unmasked input. We show that our method (i) is able to eliminate or minimize the influence of the mask shape or color on the output of the model, and (ii) is much better than replacing the masked region by black or grey for input perturbation based interpretability techniques like LIME. Thus, layer masking is much less affected by missingness bias than other masking strategies. We also demonstrate how the shape of the mask may leak information about the class, thus affecting estimates of model reliance on class-relevant features derived from input masking. Furthermore, we discuss the role of data augmentation techniques for tackling this problem, and argue that they are not sufficient for preventing model reliance on mask shape. The code for this project is publicly available at https://github.com/SriramB-98/layer_masking


翻译:从机器学习模型输入中移除特征的能力对于理解和解释模型预测至关重要。然而,对于视觉模型而言,这一任务具有非平凡性,因为遮蔽输入图像的部分区域通常会导致较大的分布偏移。这是由于用于掩码的基准颜色(通常为灰色或黑色)处于分布外。此外,掩码本身的形状可能包含模型可用于预测的非期望信号。近期,针对视觉Transformer的图像掩码中缓解此问题(称为缺失偏差)的研究已取得一定进展。在本工作中,我们提出一种针对卷积神经网络的新掩码方法——层掩码,该方法能够大幅降低由掩码引起的缺失偏差。直观而言,层掩码对中间激活图施加掩码,使模型仅处理未被遮蔽的输入。我们证明,该方法(i)能消除或最小化掩码形状或颜色对模型输出的影响,且(ii)在基于输入扰动的可解释性技术(如LIME)中,显著优于使用黑色或灰色替代掩码区域的方法。因此,层掩码受缺失偏差的影响远小于其他掩码策略。我们还展示了掩码形状可能泄露类别信息,从而影响通过输入掩码推导的模型对类别相关特征依赖度的估计。此外,我们讨论了数据增强技术在解决该问题中的作用,并论证其不足以阻止模型对掩码形状的依赖。本项目的代码已公开于https://github.com/SriramB-98/layer_masking。

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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
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
2+阅读 · 2017年12月31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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
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
0+阅读 · 2023年12月16日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
38+阅读 · 2020年12月2日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28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
超越网格:作战环境对炮兵的影响
专知会员服务
1+阅读 · 今天15:35
KDD 2026 | MixRAGRec:面向LLM推荐的混合专家KG-RAG框架
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
4+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
4+阅读 · 5月30日
《Palantir任务保障性软件安全标准(MA-S2)》
专知会员服务
14+阅读 · 5月30日
基于声学的无人机检测技术综述
专知会员服务
8+阅读 · 5月30日
《当代混合战争分析框架:俄乌战争经验教训》
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
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
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
相关论文
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
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