计算机科学 > 机器学习
[提交于 2025年4月7日
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标题: 基于ECLAD-ts的时间序列概念提取
标题: Concept Extraction for Time Series with ECLAD-ts
摘要: 时间序列分类(TSC)的卷积神经网络(CNNs)在从质量预测到医学诊断的应用中正得到越来越多的使用。 这些模型的黑箱性质使得理解其预测过程变得困难。 这个问题至关重要,因为CNNs容易学习捷径和偏见,这会损害它们的鲁棒性并违背人类预期。 为了评估是否使用了此类机制以及相关风险,必须提供反映模型内部工作原理的模型解释。 概念提取(CE)方法提供了这样的解释,但迄今为止主要是在图像领域开发的,因此在时间序列领域存在空白。 在这项工作中,我们基于图像领域CE方法的思想,提出了一种针对时间序列领域的CE和定位方法。 我们提出了新颖的方法ECLAD-ts,该方法根据模型在不同抽象层次上对输入子集的编码方式,提供事后全局解释。 为此,通过聚类CNN激活图的时间步聚合来生成概念,并根据其对预测过程的影响来计算其重要性。 我们在合成数据集和自然数据集上评估了我们的方法。 此外,我们通过实证结果评估了时间序列领域CE的优势和局限性。 我们的结果显示,ECLAD-ts有效利用模型的内部表示来解释模型,提供了有关其预测过程的有用见解。
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