新訓(xùn)練方法提高AI模型準(zhǔn)確率和透明度

在醫(yī)療診斷、自動駕駛等高風(fēng)險場景中，人工智能（AI）模型決策的可解釋性至關(guān)重要。據(jù)美國麻省理工學(xué)院官網(wǎng)近日消息稱，為了提高透明度，該校團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種新方法，能夠從已訓(xùn)練好的計(jì)算機(jī)視覺模型中自動提取關(guān)鍵概念，并迫使模型使用這些人類易于理解的概念進(jìn)行解釋和預(yù)測。這項(xiàng)進(jìn)展有望在提升模型準(zhǔn)確性的同時，增強(qiáng)用戶對“黑盒”AI的信任。

概念瓶頸模型是增強(qiáng)AI可解釋性的常見技術(shù)。它是指在模型決策過程中增加一個中間步驟：先識別圖像中與任務(wù)相關(guān)的、可被人理解的“概念”，再基于這些概念做出最終預(yù)測。例如，在腫瘤診斷中，模型可能先識別“成簇的棕色斑點(diǎn)”這一概念，再判斷是否為黑色素瘤。

然而，傳統(tǒng)方法依賴人類專家或大語言模型預(yù)先定義概念集，這些概念可能與具體任務(wù)關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，或缺乏足夠細(xì)節(jié)，從而影響模型性能。另外，模型在訓(xùn)練時也可能“暗中”使用了定義之外的其他特征，導(dǎo)致解釋與真實(shí)不符。

此次，團(tuán)隊(duì)利用一個經(jīng)過海量數(shù)據(jù)預(yù)訓(xùn)練的視覺模型，認(rèn)為其內(nèi)部已蘊(yùn)含了完成任務(wù)所需的知識。他們設(shè)計(jì)了一種兩階段流程來提取和轉(zhuǎn)化這些知識。首先，使用一個稱為稀疏自編碼器的專用模型，提取出最相關(guān)的特征，并將其壓縮為少量核心概念。接著，由一個多模態(tài)大語言模型將這些特征轉(zhuǎn)化為簡潔的自然語言描述，并自動為數(shù)據(jù)集中圖像標(biāo)注這些概念真實(shí)與否。最后，利用這些標(biāo)注數(shù)據(jù)訓(xùn)練一個概念瓶頸模塊，并將其整合到原始模型中，強(qiáng)制模型僅使用這套提取的概念進(jìn)行預(yù)測。

團(tuán)隊(duì)在過程中限制了模型每次預(yù)測最多只能使用五個概念，迫使模型篩選出最關(guān)鍵的幾個特征，使生成的解釋既精煉又直接相關(guān)。

測試中，鳥類物種識別和皮膚病變診斷等任務(wù)結(jié)果均表明，新方法在提供更精確、與圖像更貼合的概念解釋的同時，也取得了比現(xiàn)有概念瓶頸模型更高的預(yù)測準(zhǔn)確率。這意味著，該方法不僅能更好地“解讀”模型的思考過程，還能維持更優(yōu)的性能。

團(tuán)隊(duì)未來的工作還將致力于解決信息泄露等問題，并探索利用更強(qiáng)大的多模態(tài)大模型來標(biāo)注更大規(guī)模的數(shù)據(jù)，以進(jìn)一步提升方法的效能。

（來源：科技日報）