Seeing Convolution Through the Eyes of Finite Transformation Semigroup Theory: An Abstract Algebraic Interpretation of Convolutional Neural Networks
Notice bibliographique
Résumé
Researchers are actively trying to gain better insights into the representational properties of convolutional neural networks for guiding better network designs and for interpreting a network's computational nature. Gaining such insights can be an arduous task due to the number of parameters in a network and the complexity of a network's architecture. Current approaches of neural network interpretation include Bayesian probabilistic interpretations and information theoretic interpretations. In this study, we take a different approach to studying convolutional neural networks by proposing an abstract algebraic interpretation using finite transformation semigroup theory. Specifically, convolutional layers are broken up and mapped to a finite space. The state space of the proposed finite transformation semigroup is then defined as a single element within the convolutional layer, with the acting elements defined by surrounding state elements combined with convolution kernel elements. Generators of the finite transformation semigroup are defined to complete the interpretation. We leverage this approach to analyze the basic properties of the resulting finite transformation semigroup to gain insights on the representational properties of convolutional neural networks, including insights into quantized network representation. Such a finite transformation semigroup interpretation can also enable better understanding outside of the confines of fixed lattice data structures, thus useful for handling data that lie on irregular lattices. Furthermore, the proposed abstract algebraic interpretation is shown to be viable for interpreting convolutional operations within a variety of convolutional neural network architectures.
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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 | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,005 |
| Communication savante | 0,003 | 0,005 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 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 ».