"What is relevant in a text document?": An interpretable machine learning approach
Notice bibliographique
Résumé
Text documents can be described by a number of abstract concepts such as semantic category, writing style, or sentiment. Machine learning (ML) models have been trained to automatically map documents to these abstract concepts, allowing to annotate very large text collections, more than could be processed by a human in a lifetime. Besides predicting the text's category very accurately, it is also highly desirable to understand how and why the categorization process takes place. In this paper, we demonstrate that such understanding can be achieved by tracing the classification decision back to individual words using layer-wise relevance propagation (LRP), a recently developed technique for explaining predictions of complex non-linear classifiers. We train two word-based ML models, a convolutional neural network (CNN) and a bag-of-words SVM classifier, on a topic categorization task and adapt the LRP method to decompose the predictions of these models onto words. Resulting scores indicate how much individual words contribute to the overall classification decision. This enables one to distill relevant information from text documents without an explicit semantic information extraction step. We further use the word-wise relevance scores for generating novel vector-based document representations which capture semantic information. Based on these document vectors, we introduce a measure of model explanatory power and show that, although the SVM and CNN models perform similarly in terms of classification accuracy, the latter exhibits a higher level of explainability which makes it more comprehensible for humans and potentially more useful for other applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,009 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,002 |
| Communication savante | 0,003 | 0,004 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».