論文の概要: I saw, I conceived, I concluded: Progressive Concepts as Bottlenecks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.10630v1
• Date: Sat, 19 Nov 2022 09:31:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2022-11-22 17:54:11.780344
• Title: I saw, I conceived, I concluded: Progressive Concepts as Bottlenecks
• Title（参考訳）: ボトルネックとしての進歩的概念(Progressive Concepts as Bottlenecks)
• Authors: Manxi Lin, Aasa Feragen, Zahra Bashir, Martin Gr{\o}nneb{\ae}k Tolsgaard, Anders Nymark Christensen
• Abstract要約: 概念ボトルネックモデル(CBM)は、予測中間概念の修正による推論時の説明可能性と介入を提供する。 これにより、CBMは高い意思決定に魅力的なものとなる。 胎児超音波検査の品質評価を,医療におけるCBM意思決定支援の現実的ユースケースとして捉えた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.9398911304923447
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Concept bottleneck models (CBMs) include a bottleneck of human-interpretable concepts providing explainability and intervention during inference by correcting the predicted, intermediate concepts. This makes CBMs attractive for high-stakes decision-making. In this paper, we take the quality assessment of fetal ultrasound scans as a real-life use case for CBM decision support in healthcare. For this case, simple binary concepts are not sufficiently reliable, as they are mapped directly from images of highly variable quality, for which variable model calibration might lead to unstable binarized concepts. Moreover, scalar concepts do not provide the intuitive spatial feedback requested by users. To address this, we design a hierarchical CBM imitating the sequential expert decision-making process of "seeing", "conceiving" and "concluding". Our model first passes through a layer of visual, segmentation-based concepts, and next a second layer of property concepts directly associated with the decision-making task. We note that experts can intervene on both the visual and property concepts during inference. Additionally, we increase the bottleneck capacity by considering task-relevant concept interaction. Our application of ultrasound scan quality assessment is challenging, as it relies on balancing the (often poor) image quality against an assessment of the visibility and geometric properties of standardized image content. Our validation shows that -- in contrast with previous CBM models -- our CBM models actually outperform equivalent concept-free models in terms of predictive performance. Moreover, we illustrate how interventions can further improve our performance over the state-of-the-art.
• Abstract（参考訳）: 概念ボトルネックモデル(CBM)は、予測された中間概念の修正によって推論中に説明可能性と介入を提供する人間解釈可能な概念のボトルネックを含む。 これにより、cbmは高リスク意思決定に魅力的である。 本稿では, 胎児超音波検査の品質評価を, 医療におけるcbm決定支援のユースケースとして活用する。 この場合、単純なバイナリの概念は、不安定な二元化概念につながる可能性のある、非常に可変な品質の画像から直接マッピングされるため、十分に信頼できない。 さらに、スカラーの概念は、ユーザーが要求する直感的な空間的フィードバックを提供しない。 これに対処するために,我々は,"見る","想像する","結論付ける"という,逐次的専門家意思決定プロセスを模倣した階層型cbmを設計した。 私たちのモデルはまず、ビジュアルなセグメンテーションベースの概念の層を通過し、次に、意思決定タスクに直接関連するプロパティ概念の2番目の層を通過します。 専門家は推論中に視覚的概念とプロパティの概念の両方に介入できる。 さらに,タスク関連概念の相互作用を考慮し,ボトルネック容量を増加させる。 超音波スキャン品質評価の応用は、標準化された画像コンテンツの視認性と幾何学的特性の評価と(しばしば貧弱な)画像品質のバランスに依存するため、困難である。 我々の検証によると、これまでのcbmモデルとは対照的に、cbmモデルは予測性能の点で同等のコンセプトフリーモデルよりも優れています。 さらに、介入によって最先端のパフォーマンスがさらに向上することを示す。

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