論文の概要: Learning to Reason: Targeted Knowledge Discovery and Fuzzy Logic Update for Robust Image Recognition
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.27759v1
- Date: Thu, 30 Apr 2026 11:47:33 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-01 16:31:54.074751
- Title: Learning to Reason: Targeted Knowledge Discovery and Fuzzy Logic Update for Robust Image Recognition
- Title(参考訳): 推論の学習:ロバスト画像認識のための知識発見とファジィ論理更新
- Authors: Gurucharan Srinivas, Joshua Niemeijer, Frank Köster,
- Abstract要約: 本稿では,分類器のロジットを調整可能な識別可能な知識単位(DKU)を提案する。
DKUは、主要なタスク管理から完全に学んだタスククラスと暗黙的な概念の関係を表現するために含意ルールを使用する。
本研究では,PASCAL-VOC,COCO,MedMNISTのデータセットを用いて評価を行った。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 1.151255267176226
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Integrating domain knowledge into deep neural networks is a promising way to improve generalization. Existing methods either encode prior knowledge in the loss function or apply post-processing modules, but both depend on identifying useful symbolic knowledge to integrate. Since such rules are often unavailable in real-world vision tasks, we propose a method for targeted knowledge discovery. We propose a Differentiable Knowledge Unit (DKU) that enables modulating the classifier logits, yielding refined class probabilities. The DKU uses implication rules to represent relationships between task classes and implicit concepts learned entirely from the main task supervision, without requiring concept labels. Concepts are identified by dedicated classifiers, whose probabilities are passed to DKU alongside the primary class probabilities. DKU computes a logic-based adjustment vector via fuzzy inference, which modulates the primary class logits to yield refined class probabilities. When concept classifiers represent concepts that do not support the logical rule structure, the resulting adjustments to the class probabilities do not directly minimize the supervision loss. Consequently, optimizing the supervision loss on these adjusted class probabilities implicitly trains the concept classifiers. We construct the rule base so that bidirectional logical relations connect concepts and classes. We enforce the concepts to be distinct from each other and with respect to the classes. This design enforces a clean supervision signal for concept learning. We evaluate our methods on the PASCAL-VOC, COCO, and MedMNIST datasets. We demonstrate improvement through our knowledge integration across these datasets. We conduct domain generalization and hard-sample ablation studies and find that our implicit knowledge discovery and integration outperforms the baseline.
- Abstract(参考訳): ドメイン知識をディープニューラルネットワークに統合することは、一般化を改善するための有望な方法である。
既存のメソッドは、損失関数の事前知識をエンコードするか、後処理モジュールを適用します。
このようなルールは、現実世界の視覚タスクでは利用できないことが多いため、ターゲットとなる知識発見のための手法を提案する。
そこで我々は,分類器のロジットを調整し,洗練されたクラス確率を得られる微分可能な知識単位(DKU)を提案する。
DKUは、概念ラベルを必要とせず、主要なタスク管理から完全に学習されたタスククラスと暗黙的な概念の関係を表現するために含意ルールを使用する。
概念は専用分類器によって識別され、その確率は第一級確率とともにDKUに渡される。
DKUはファジィ推論によって論理ベースの調整ベクトルを計算し、一次クラスロジットを変調して洗練されたクラス確率を得る。
概念分類器が論理規則構造をサポートしない概念を表す場合、クラス確率の調整は監督損失を直接最小化しない。
その結果、これらの調整されたクラス確率に対する監督損失の最適化は、暗黙的に概念分類器を訓練する。
ルールベースを構築し、双方向論理関係が概念とクラスを結び付けるようにする。
我々は、概念を互いに区別し、クラスに関して強制する。
この設計は概念学習のためのクリーンな監視シグナルを強制する。
本研究では,PASCAL-VOC,COCO,MedMNISTのデータセットを用いて評価を行った。
これらのデータセット間の知識統合による改善を実証する。
ドメインの一般化とハードサンプルアブレーションの研究を行い、暗黙の知識発見と統合がベースラインより優れていることを発見した。
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