In explainable machine learning, local post-hoc explanation algorithms and inherently interpretable models are often seen as competing approaches. In this work, offer a novel perspective on Shapley Values, a prominent post-hoc explanation technique, and show that it is strongly connected with Glassbox-GAMs, a popular class of interpretable models. We introduce $n$-Shapley Values, a natural extension of Shapley Values that explain individual predictions with interaction terms up to order $n$. As $n$ increases, the $n$-Shapley Values converge towards the Shapley-GAM, a uniquely determined decomposition of the original function. From the Shapley-GAM, we can compute Shapley Values of arbitrary order, which gives precise insights into the limitations of these explanations. We then show that Shapley Values recover generalized additive models of order $n$, assuming that we allow for interaction terms up to order $n$ in the explanations. This implies that the original Shapley Values recover Glassbox-GAMs. At the technical end, we show that there is a one-to-one correspondence between different ways to choose the value function and different functional decompositions of the original function. This provides a novel perspective on the question of how to choose the value function. We also present an empirical analysis of the degree of variable interaction that is present in various standard classifiers, and discuss the implications of our results for algorithmic explanations. A python package to compute $n$-Shapley Values and replicate the results in this paper is available at \url{https://github.com/tml-tuebingen/nshap}.


翻译:在可解释的机器学习中,本地后热解算法和内在可解释模型往往被视为相互竞争的方法。在这项工作中,对莎普利值提供了一个全新的视角,这是一个突出的事后热解解算法,并显示它与Glassbox-GAM(一种受欢迎的解释模型类别)有着强烈的联系。我们引入了美元-沙普利值的自然延伸,它解释个人预测的交互条件最高为n美元。随着美元的增加,美元-萨普利值会聚集到Shaply-GAM(一种独特的确定原始功能的分解组合)。从沙普利-加M(Shaply-Hocol-GAM)中,我们可以对沙普利值值值值与任意性顺序的值进行精确的解读。然后我们展示了Shapley值恢复了一般的添加模型,假设我们允许互动条件最高为$nebol。这意味着原始的莎普利值值将回收Glasbox-GAM。在技术的结尾,我们展示了一种功能性视角,而这种功能将提供一个不同的直观。我们目前的标准对数值的判判的数值。我们现在的判判判的功能,我们是如何在不同的判判判法中,我们不同的判法中,这是一种函数中,一个不同的判法的。

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