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Quantus

Quantus

神经网络解释的定量评估工具箱

Quantus提供超过30种指标，支持图像、时间序列、表格数据和自然语言处理等数据类型，兼容PyTorch和TensorFlow模型。作为一个易用的定量评估工具箱，Quantus涵盖了包括EfficientMPRT和SmoothMPRT在内的新指标，帮助研究人员在无真实数据情况下进行全面评估。欲了解更多详情，请参阅文档及最新发布的论文。

Quantus神经网络工具包解释评估Github开源项目
GitHub论文文档

Quantus项目介绍

Quantus是一个专门用于评估神经网络解释的工具包，支持使用PyTorch和TensorFlow开发。该工具包正在积极开发中，其版本会定期更新，以确保用户的研究可重复性。Quantus目前已经被广泛使用，并成功发表在机器学习研究期刊（Journal of Machine Learning Research）上。

项目背景和目标

在人工智能（特别是可解释的人工智能，XAI）领域，一个主要挑战是如何有效地评估模型解释的质量。通过图像数据的直观比较虽然是常见的做法，但远不能充分显示哪种解释方法表现最佳。Quantus的诞生旨在填补这个空白，提供一种简便而全面的解决方案，用于量化评估各种AI模型的解释效果。

功能概览

Quantus提供超过35种不同的评估指标，涵盖以下六大类别：

  1. 信任度（Faithfulness）：评估解释与模型预测行为的一致性。
  2. 鲁棒性（Robustness）：测量解释在面对输入轻微扰动时的稳定性。
  3. 定位精确性（Localisation）：判断解释的证据是否集中在感兴趣的区域。
  4. 复杂度（Complexity）：描述解释的简洁性，即用于解释模型预测的特征数量。
  5. 随机化（Randomisation，或灵敏度）：评估在模型参数被随机化时解释的劣化程度。
  6. 公理性（Axiomatic）：检验解释是否符合某些公理性特征。

安装与使用

Quantus支持多种数据类型和模型格式。用户可以通过简单的命令从PyPI安装最轻量的版本：

pip install quantus

当然，如果需要与PyTorch或TensorFlow结合使用，可以通过以下命令额外安装：

  • 与PyTorch结合使用：

    pip install "quantus[torch]"

  • 与TensorFlow结合使用：

    pip install "quantus[tensorflow]"

快速入门

要使用Quantus评估模型解释，用户需要准备模型、输入数据、标签，以及需要评估的解释。Quantus具备灵活性，用户既可以提供预先计算好的解释数据，也可以使用Quantus内置的解释函数或自定义函数。在完成模型和数据加载后，用户可以利用Quantus实现全面的评估。

教程与扩展

Quantus的GitHub页面提供了丰富的教程和示例，涵盖从图像到表格数据的多种应用场景。用户可以参考这些材料以便更好地上手并充分利用Quantus的功能。

贡献

Quantus欢迎各类贡献，如果您感兴趣可以参与到Quantus的开发中来。有关更详细的贡献指南，请参考其GitHub页面上有关贡献的文档。

Quantus是一个有力的工具，为正在研究可解释AI的开发者和研究人员提供了标准化的评估手段。它不仅提高了模型解释的透明度，还为XAI领域的学术研究提供了基础支持。

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