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2023 iThome 鐵人賽

DAY 30
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AI & Data

揭開黑箱模型:探索可解釋人工智慧系列 第 30

[Day30] XAI未來發展方向:向更可靠的機器學習模型邁進

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機器就像人類一樣,並非百分之百地完美。就如同人類有時會犯錯,機器在預測或決策中也可能犯錯。當我們面對預測錯誤時,如果能夠透過 XAI 分析出合理的原因,可以改善模型並提供有利的根據修正它。在本系列三十天文章中,前半段是針對一般機器學習模型進行可解釋的介紹。在這過程中我們講述了模型事後解釋模型本身可以解釋的觀念,並介紹了兩個熱門的 XAI 套件 LIME 與 SHAP。

[Day 2] 從黑盒到透明化:XAI技術的發展之路
[Day 4] LIME vs. SHAP:哪種XAI解釋方法更適合你?

在本系列後半段從 Day 16 開始講解了深度學習中的可解釋技術,其中帶各位看了 DNN、CNN、LSTM 如何透過一些梯度訊息或是擾動等方法解釋神經網路。

[Day 16] 神經網路的可解釋性:如何理解深度學習中的黑箱模型?

如果對電腦視覺的可解釋性有興趣的朋友可以參考 Day18~23,在這幾天文章中詳細介紹幾種不同方法來解析卷積神經網路。另外對於實務應用有興趣的可以參考 Day24~27 文章,在這之中講解了真實生活中的時間序列資料分析影像瑕疵檢測鋼材缺陷分類自然語言應用,並教導各位如何將這些訓練好的模型進行根因解釋。

XAI的下一步?

首先恭喜各位耐心的看到最後,相信各位已吸收滿滿的乾貨。看到這邊你可能會思考當模型訓練完了,也透過 XAI 確認模型的預測能力後,下一步該怎麼做呢?我們都知道開發的最後一哩路是部署應用。如何將 AI 模型部屬上線,是一個很重要的工程。你問我,我可能會說 MLOps 是企業導入 AI 的重要關鍵!

在介紹 MLOps 前先來談談一個很相近的名詞,叫做 DevOps。以下透過例子解釋 DevOps 的核心流程。當今天有新的功能計畫(Plan)出來時,團隊就會開始著手寫程式(Code),程式寫完後會進行編譯(Build)打包成一個可執行的應用。接著我們會進行系統的測試(Test),測試完成後我們會發布第一版(Release)以及部署應用(Deploy)。最後就是維運(Operate),接下來維護團隊會來觀察(Monitor)這個新功能在客戶端的使用狀況。如果發生問題就會開始計畫更新,或是使用者提出一個新的 issue,團隊經過討論後覺得可行就會進入下個階段著手計畫新的功能。DevOps 的迭代週期非常的快速,其優點是可以不斷的週期性更新功能越來越貼近使用者。這就是所謂的 DevOps 軟體開發流程。

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延伸閱讀:上雲、IT現代化需求強,帶動企業2023持續加碼DevOps

我們再回來看看 MLOps,它就是 Machine Learning + DEV + OPS 三個部分的縮寫合併。就如字面上的意思,它更深入地融合機器學習到 DevOps 流程中,並加強模型的維運,同時建立監控系統,以定期檢查模型的適用性並捕捉異常。

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接下來討論一個 MLOps 重要環節:

Monitoring system(監控系統)

在軟體工程中,我們可以透過建立監控系統,在客戶發現問題之前就已經掌握問題所在。當模型犯錯時,我們會想知道為什麼模型犯錯。但是為什麼模型會犯錯呢?這可能有以下原因:

  • 資料看過但學錯
  • 資料尚未看過

首先資料看過但學錯這問題好解決,我們可以透過 XAI 技術協助我們除錯。例如在影像部分可以使用 Grad-CAM 等技術來判斷模型所專注的區域。表格型的資料可採用 SHAP 來判斷是哪一個特徵造成最後的結果判別以及特徵重要程度。

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但是資料尚未看過這個問題誰也無法預測。會發生這問題的原因可能是資料蒐集不夠豐富,使得模型學習能力不足。又或因為資料的時變特性造成資料的分佈集逐漸偏移,在學術界我們將這種情況稱為概念飄移(Concept Drift)。為了提高模型的預測能力,我們可以建立監控機制適當的檢測模型的適用性。並透過 XAI 的根因分析來查看模型是不是與我們預期的結果一致。

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在未來,XAI 的技術仍持續發展,相信將會帶來更多的驚喜和創新。


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1 則留言

0
whoami
iT邦新手 1 級 ‧ 2023-10-13 22:26:03

恭喜完賽

10程式中 iT邦研究生 3 級 ‧ 2023-10-13 23:41:47 檢舉

Thanks!

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