論文の概要: Probabilistic Conceptual Explainers: Trustworthy Conceptual Explanations for Vision Foundation Models

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.12649v3
• Date: Thu, 31 Oct 2024 19:30:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-04 14:33:55.553294
• Title: Probabilistic Conceptual Explainers: Trustworthy Conceptual Explanations for Vision Foundation Models
• Title（参考訳）: 確率論的概念記述者:ビジョン基礎モデルのための信頼できる概念記述
• Authors: Hengyi Wang, Shiwei Tan, Hao Wang,
• Abstract要約: 本稿では, 信頼度, 安定度, 疎度, マルチレベル構造, パーシモニーの5つのViTを説明するデシラタを提案する。 PACE(ProbAbilistic Concept Explainers)と呼ばれる変分ベイズの説明フレームワークを導入する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.747023750015197
• License:
• Abstract: Vision transformers (ViTs) have emerged as a significant area of focus, particularly for their capacity to be jointly trained with large language models and to serve as robust vision foundation models. Yet, the development of trustworthy explanation methods for ViTs has lagged, particularly in the context of post-hoc interpretations of ViT predictions. Existing sub-image selection approaches, such as feature-attribution and conceptual models, fall short in this regard. This paper proposes five desiderata for explaining ViTs -- faithfulness, stability, sparsity, multi-level structure, and parsimony -- and demonstrates the inadequacy of current methods in meeting these criteria comprehensively. We introduce a variational Bayesian explanation framework, dubbed ProbAbilistic Concept Explainers (PACE), which models the distributions of patch embeddings to provide trustworthy post-hoc conceptual explanations. Our qualitative analysis reveals the distributions of patch-level concepts, elucidating the effectiveness of ViTs by modeling the joint distribution of patch embeddings and ViT's predictions. Moreover, these patch-level explanations bridge the gap between image-level and dataset-level explanations, thus completing the multi-level structure of PACE. Through extensive experiments on both synthetic and real-world datasets, we demonstrate that PACE surpasses state-of-the-art methods in terms of the defined desiderata.
• Abstract（参考訳）: ビジョントランスフォーマー(ViT)は、特に大きな言語モデルと共同でトレーニングし、堅牢なビジョン基盤モデルとして機能する能力に重点を置いている。 しかし、ViTの信頼性のある説明法の開発は、特にViT予測のポストホック解釈の文脈において遅れを取っている。 特徴属性や概念モデルといった既存のサブイメージ選択アプローチは、この点では不十分である。 本稿では, 信頼度, 安定度, 疎度, マルチレベル構造, パーシモニーを5つのデシラタで説明し, これらの基準を包括的に満たす上での現在の手法の不十分さを実証する。 本稿では,PACE (ProbAbilistic Concept Explainers) と呼ばれる変分ベイズ的説明フレームワークを導入し,パッチ埋め込みの分布をモデル化し,信頼性の高いポストホックな概念的説明を提供する。 我々の定性的分析はパッチレベルの概念の分布を明らかにし、パッチ埋め込みとViTの予測の連成分布をモデル化することにより、ViTsの有効性を解明する。 さらに、これらのパッチレベルの説明は、画像レベルとデータセットレベルの説明のギャップを埋め、PACEのマルチレベル構造を完成させる。 合成と実世界の両方のデータセットに関する広範な実験を通じて、PACEが定義されたデシダラタ(deiderata)の観点で最先端の手法を超越していることが実証された。

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