論文の概要: DeepGD: A Multi-Objective Black-Box Test Selection Approach for Deep Neural Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.04878v2
• Date: Wed, 12 Jul 2023 15:57:25 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-13 19:38:07.795322
• Title: DeepGD: A Multi-Objective Black-Box Test Selection Approach for Deep Neural Networks
• Title（参考訳）: DeepGD:ディープニューラルネットワークのための多目的ブラックボックステスト選択アプローチ
• Authors: Zohreh Aghababaeyan, Manel Abdellatif, Mahboubeh Dadkhah, Lionel Briand
• Abstract要約: DeepGDはディープニューラルネットワーク(DNN)のためのブラックボックス多目的テスト選択アプローチ 大規模なラベル付けされていないデータセットから高い障害を露呈するパワーでテスト入力の選択を優先順位付けすることで、ラベル付けのコストを低減します。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.189955933770711
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Deep neural networks (DNNs) are widely used in various application domains such as image processing, speech recognition, and natural language processing. However, testing DNN models may be challenging due to the complexity and size of their input domain. Particularly, testing DNN models often requires generating or exploring large unlabeled datasets. In practice, DNN test oracles, which identify the correct outputs for inputs, often require expensive manual effort to label test data, possibly involving multiple experts to ensure labeling correctness. In this paper, we propose DeepGD, a black-box multi-objective test selection approach for DNN models. It reduces the cost of labeling by prioritizing the selection of test inputs with high fault revealing power from large unlabeled datasets. DeepGD not only selects test inputs with high uncertainty scores to trigger as many mispredicted inputs as possible but also maximizes the probability of revealing distinct faults in the DNN model by selecting diverse mispredicted inputs. The experimental results conducted on four widely used datasets and five DNN models show that in terms of fault-revealing ability: (1) White-box, coverage-based approaches fare poorly, (2) DeepGD outperforms existing black-box test selection approaches in terms of fault detection, and (3) DeepGD also leads to better guidance for DNN model retraining when using selected inputs to augment the training set.
• Abstract（参考訳）: ディープニューラルネットワーク(DNN)は、画像処理、音声認識、自然言語処理などの様々なアプリケーション領域で広く使われている。 しかし、DNNモデルのテストは、入力ドメインの複雑さとサイズのために難しいかもしれない。 特に、DNNモデルをテストするには、大きなラベルのないデータセットの生成や探索が必要となることが多い。 実際には、入力の正しい出力を識別するdnn test oracleは、テストデータのラベル付けに高価な手動作業を必要とすることが多い。 本稿では,DNNモデルに対するブラックボックス多目的テスト選択手法であるDeepGDを提案する。 大規模なラベル付けされていないデータセットから高い障害を露呈するパワーでテスト入力の選択を優先順位付けすることで、ラベル付けのコストを削減する。 DeepGDは、高い不確実性スコアを持つテスト入力を選択して、可能な限り多くの誤予測入力をトリガーするだけでなく、多様な誤予測入力を選択してDNNモデルに異なる障害を明らかにする確率を最大化する。 4つの広く使用されているデータセットと5つのDNNモデルで実施された実験結果から,(1)ホワイトボックス,カバレッジベースのアプローチは不十分,(2)DeepGDは既存のブラックボックステスト選択アプローチよりも優れた性能を示し,(3)DeepGDは,選択した入力を使用してトレーニングセットを増強する際のDNNモデルトレーニングのガイダンスも向上した。

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