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Symbolic Knowledge Extraction from Trained Neural Networks Governed by Lukasiewicz Logics

机译:从Lukasiewicz Logics控制的经过训练的神经网络中提取符号知识

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摘要

This work describes a methodology to extract symbolic rules from trained neural networks. In our approach, patterns on the network are codified using formulas on a Lukasiewicz logic. For this we take advantage of the fact that every connective in this multi-valued logic can be evaluated by a neuron in an artificial network having, by activation function the identity truncated to zero and one. This fact simplifies symbolic rule extraction and allows the easy injection of formulas into a network architecture. We trained this type of neural network using a back-propagation algorithm based on Levenderg-Marquardt algorithm, where in each learning iteration, we restricted the knowledge dissemination in the network structure. This makes the descriptive power of produced neural networks similar to the descriptive power of Lukasiewicz logic language, minimizing the information loss on the translation between connectionist and symbolic structures. To avoid redundance on the generated network, the method simplifies them in a pruning phase, using the "Optimal Brain Surgeon" algorithm. We tested this method on the task of finding the formula used on the generation of a given truth table. For real data tests, we selected the Mushrooms data set, available on the UCI Machine Learning Repository.
机译:这项工作描述了从受过训练的神经网络中提取符号规则的方法。在我们的方法中,使用Lukasiewicz逻辑上的公式对网络上的模式进行编码。为此,我们利用了这样一个事实,即该多值逻辑中的每个连接词都可以由人工网络中的神经元进行评估,该人工神经元具有通过激活函数将身份截断为零和一的身份。这一事实简化了符号规则提取,并允许将公式轻松地注入到网络体系结构中。我们使用了基于Levenderg-Marquardt算法的反向传播算法来训练这种类型的神经网络,其中在每次学习迭代中,我们都限制了知识在网络结构中的传播。这使得产生的神经网络的描述能力类似于Lukasiewicz逻辑语言的描述能力,从而最大程度地减少了连接论和符号结构之间翻译时的信息损失。为了避免在生成的网络上出现冗余,该方法使用“最优脑外科医生”算法在修剪阶段简化了它们。我们在寻找用于生成给定真值表的公式的任务上测试了此方法。对于真实数据测试,我们选择了UCI机器学习存储库中的Mushrooms数据集。

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