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基于敏感度与简并度的二维分解,研究者构建了因果平面(Causal Plane),用于可视化网络层的因果结构,直观呈现层的功能定位与训练过程中的结构演化。
 
基于敏感度与简并度的二维分解,研究者构建了因果平面(Causal Plane),用于可视化网络层的因果结构,直观呈现层的功能定位与训练过程中的结构演化。
 
因果平面以敏感度为横轴、简并度为纵轴,平面内存在一条 45° 的EI 零零线(nullcline):线上敏感度与简并度相等,有效信息为 0;点位于零零线右下方时有效信息为正,距离越远,层间因果传导能力越强;点位于左上方时有效信息为负,权重重叠的干扰超过独立传导的信息总量。
 
因果平面以敏感度为横轴、简并度为纵轴,平面内存在一条 45° 的EI 零零线(nullcline):线上敏感度与简并度相等,有效信息为 0;点位于零零线右下方时有效信息为正,距离越远,层间因果传导能力越强;点位于左上方时有效信息为负,权重重叠的干扰超过独立传导的信息总量。
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结合下图的四组实验,因果平面的四项分析功能可直观体现:
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下图对标准因果平面做了坐标旋转变换,把原本倾斜的 45° 零值线调整为竖直黑线,横轴对应有效信息 EI 的大小,纵轴对应敏感度与简并度的绝对量级,更便于横向对比各层的有效信息强弱,结合四组实验,因果平面的四项分析功能可直观体现:
 
* 任务复杂度对比:对比 (a) Iris 与 (b) MNIST 可见,简单线性任务的各层轨迹集中、分化弱;复杂非线性任务的层间轨迹差距显著,因果结构分化更充分。
 
* 任务复杂度对比:对比 (a) Iris 与 (b) MNIST 可见,简单线性任务的各层轨迹集中、分化弱;复杂非线性任务的层间轨迹差距显著,因果结构分化更充分。
 
* 层功能定位:如 (b) 中所示,浅层输入层高敏感度、高简并度,对应特征提取与融合;深层输出层数值更低、通路更清晰,对应分类表征输出。
 
* 层功能定位:如 (b) 中所示,浅层输入层高敏感度、高简并度,对应特征提取与融合;深层输出层数值更低、通路更清晰,对应分类表征输出。
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