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Interpretabilidad guiada por conceptos mediante fragmentación neuronal

Created by
  • Haebom

Autor

Shuchen Wu, Stephan Alaniz, Shyamgopal Karthik, Peter Dayan, Eric Schulz, Zeynep Akata

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Este artículo propone la "Hipótesis de Reflexión", que plantea que los patrones de actividad de las redes neuronales reflejan regularidades en los datos de entrenamiento, superando así la perspectiva de "caja negra" para comprender el funcionamiento interno de las redes neuronales. Presentamos evidencia de este fenómeno en redes neuronales recurrentes (RNN) simples y modelos lingüísticos a gran escala (LLM). Posteriormente, aprovechamos el concepto cognitivo de "fragmentación" para proponer tres métodos (DSC, PA y UCD) que dividen la dinámica de poblaciones neuronales de alta dimensión en unidades interpretables. Estos métodos se complementan entre sí en función de la presencia o ausencia de etiquetas y la dimensionalidad de los datos neuronales, extrayendo unidades (p. ej., palabras, conceptos abstractos y esquemas estructurales) que codifican conceptos independientemente de la estructura del modelo. Demostramos que estos fragmentos extraídos desempeñan un papel causal en el comportamiento de las redes neuronales, lo que sugiere un novedoso enfoque de interpretabilidad que mejora la comprensión de los sistemas de aprendizaje complejos, a menudo considerados cajas negras.

Takeaways, Limitations

Takeaways:
Un nuevo enfoque para la interpretabilidad del funcionamiento interno de las redes neuronales: una propuesta para una «hipótesis de reflexión» y un método de interpretación basado en la fragmentación.
Presenta una metodología general aplicable a diversos modelos (RNN, LLM) y conceptos (concretos, abstractos, estructurales).
Demostramos que los fragmentos extraídos influyen causalmente en el comportamiento de la red neuronal.
Sugerir nuevas direcciones para la investigación de interpretabilidad utilizando principios de la ciencia cognitiva y estructuras de datos del lenguaje natural.
Limitations:
Se necesita más investigación para evaluar el rendimiento de generalización de los métodos propuestos y su aplicabilidad a varios conjuntos de datos.
Es necesario un examen más profundo de la universalidad y las limitaciones de la "hipótesis de la reflexión".
Es necesario establecer criterios claros para determinar el tamaño y los límites de la fragmentación.
Se necesita una solución para abordar el problema de complejidad computacional del procesamiento de datos de alta dimensión.
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