可解释性

一、Grad-CAM / Guided Propagation 类方法 (local explainable)

1. 原始方法

对图像进行遮挡,查看该图像的输出,输出变化程度很大,说明该遮挡区域对最终结果的影响比较大。

以上是较原始的方法,可以将以上方法改进为输出对像素的求导,及guided propagation类的方法。

2. 缺点

在根据yk值对每个像素进行求导的过程中,如果该像素的变化(一阶导数)对yk值影响不大,但是该像素的数值很重要,会导致求出的导数很小,saliency map上不会突出该像素。

如下图所示。


二. 生成式方法(Global explainable)

目标是获得对于某一类别最符合的图像,即期望找到一张图像,使y最大。但由于不加限制,可能会导致图像的全局表示并不符合对应的类别。所以应对其进行限制。


方法实现可以通过GAN或者VAE的模型,利用genetor生成图像,discriminator判别图像。

三、利用一个可解释模型区模拟不可解释的模型

1. 采用Linear Model模拟神经网络

LIME,将一张图片分为n份,随机采样m次,采样到取值1,未采样到取值0,将m张采样后的图像输入神经网络得到预测值。之后对m个采样记录(m*n的规模,one-hot的形式),利用线性拟合神经网络的预测值,最后可以得到n份图片区域的权重,权重越大,代表对该类别的影响越大。


2.如采用决策树模拟神经网络,使决策树的输出尽可能与神经网络的模型近似。

问题:此时需要决策树的复杂度尽可能的低

解决方式:在训练阶段对神经网络添加惩罚项,该惩罚项表示了神经网络对应的决策树的复杂度。该惩罚项在某论文中用神经网络进行预测。

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