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How to safely discard features based on aggregate SHAP values

Created by
  • Haebom

저자

Robi Bhattacharjee, Karolin Frohnapfel, Ulrike von Luxburg

개요

본 논문은 SHAP (SHapley Additive exPlanations)의 global feature importance 계산 방식의 문제점을 지적하고, 이를 해결하기 위한 새로운 방법을 제시합니다. 기존 방식은 데이터 지지 집합 내에서의 SHAP 값 평균을 통해 특징 중요도를 계산하는데, 이는 특징이 함수에 영향을 미치더라도 작은 SHAP 값을 가질 수 있다는 한계를 가지고 있습니다. 본 논문은 데이터 지지 집합을 확장된 지지 집합(marginal 분포들의 곱)으로 확장하여 SHAP 값을 집계함으로써 이 문제를 해결합니다. 확장된 지지 집합 상에서의 작은 SHAP 값 집계는 해당 특징을 안전하게 제거할 수 있음을 보장하며, 이를 KernelSHAP에도 확장 적용합니다. 또한, Shapley Lie algebra를 도입하여 SHAP에 대한 이론적 이해를 높이고, 데이터 행렬의 열을 무작위로 순열하는 방법을 통해 집계된 SHAP 및 KernelSHAP 값 기반의 특징 제거의 안전성을 보장합니다.

시사점, 한계점

시사점:
SHAP을 이용한 global feature importance 계산의 오류 가능성을 밝힘.
확장된 지지 집합을 이용한 SHAP 값 집계를 통해 안전한 특징 제거 기준을 제시.
KernelSHAP에 대한 첫 번째 이론적 결과 제시 (KernelSHAP의 정확도와 무관하게 작은 집계 값이 특징 제거를 정당화함).
Shapley Lie algebra를 이용한 SHAP에 대한 새로운 이론적 관점 제시.
데이터 행렬의 열 순열을 통한 안전한 특징 제거 방법 제시.
한계점:
확장된 지지 집합을 계산하는 데 필요한 계산 비용 증가 가능성.
실제 데이터에 대한 확장된 지지 집합의 적용 가능성 및 효율성에 대한 추가적인 실험적 검증 필요.
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