Improved Detection and Diagnosis of Faults in Deep Neural Networks Using Hierarchical and Explainable Classification
Notice bibliographique
Résumé
Deep Neural Networks (DNN) have found numerous applications in various domains, including fraud detection, medical diagnosis, facial recognition, and autonomous driving. However, D NN - based systems often suffer from reliability issues due to their inherent complexity and the stochastic nature of their underlying models. Unfortunately, existing techniques to detect faults in DNN programs are either limited by the types of faults (e.g., hyperparameter or layer) they support or the kind of information (e.g., dynamic or static) they use. As a result, they might fall short of comprehensively detecting and diagnosing the faults. In this paper, we present DEFault (Detect and Explain Fault) - a novel technique to detect and diagnose faults in DNN programs. It first captures dynamic (i.e., runtime) features during model training and leverages a hierarchical classification approach to detect all major fault categories from the literature. Then, it captures static features (e.g., layer types) from DNN programs and leverages explainable AI methods (e.g., SHAP) to narrow down the root cause of the fault. We train and evaluate DEFault on a large, diverse dataset of ≈ 14.5K DNN programs and further validate our technique using a benchmark dataset of 52 real-life faulty DNN programs. Our approach achieves≈ 94% recall in detecting real-world faulty DNN programs and ≈ 63% recall in diagnosing the root causes of the faults, demonstrating 3.92%-11.54% higher performance than that of state-of-the-art techniques. Thus, DEFault has the potential to significantly improve the reliability of DNN programs by effectively detecting and diagnosing the faults.
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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 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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 ».