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P2 ClusterXplain: a Clustering-based Tool for DNN components Debugging

ClusterXplain:一个基于聚类的 DNN 组件调试工具
FSE Proceedings of the 33rd ACM International Conference on the Foundations of Software Engineering2025匹配度 2/10 · 该论文关注的是 DNN 模型本身的失败场景聚类与调试(迁移学习特征 + 聚类流水线),既不是用静态分析分析 ML/Agent 程序(PL→AI),也不是用 LLM/Agent 改进静态分析与形式化验证(AI→PL),更与浮点程序分析、贝叶斯程序分析无关。虽涉及「机器学习与程序语言」标签下的 ML 调试方向,但与用户画像的核心问题几乎没有交集。引用 0 inbox
Mohammed Attaoui, Fabrizio Pastore
crossref: 2026-09-12

AI 速览

一句话:提出 ClusterXplain,提供 36 种基于聚类与迁移学习特征提取的流水线,用于识别 DNN 失败场景并辅助调试。

深度神经网络(DNN)在安全关键应用中一旦失败,工程师往往难以快速定位其失败场景与根因。本文提出 ClusterXplain,一个面向 DNN 组件调试的聚类工具。它延续先前工作 SAFE 的思路,利用迁移学习模型从诱发失败的图像中提取特征,并采用包括基于密度的方法在内的先进聚类算法对图像分组,从而识别 DNN 可能失败的不同场景。与 SAFE 仅关注单一流水线配置不同,ClusterXplain 系统性地探索特征提取方法、聚类算法与降维技术的多种组合,共提供 36 条调试流水线。实验结果表明,ClusterXplain 在场景识别上达到较高准确率,能为工程师诊断和缓解安全关键应用中的问题提供可操作的洞察,并附带演示视频。

问题
DNN 组件失败原因复杂,工程师需要自动识别导致失败的典型场景以进行有效调试。
方法
基于迁移学习提取失败图像特征,结合密度聚类等算法发现失败场景,并系统探索 36 种特征提取、聚类与降维组合。
评估
通过实验评估场景识别的准确率,并展示其面向安全关键应用提供可操作诊断洞察的能力,同时提供演示视频。
原文摘要(Abstract)

We introduce ClusterXplain, a tool offering 36 distinct pipelines for debugging deep neural network (DNN) failures. Building on our previous approach, SAFE, ClusterXplain leverages transfer learning models to extract features from failure-inducing images. These features are used to cluster corresponding images using advanced algorithms, including density-based methods, to identify the distinct scenarios in which the DNN may fail. While SAFE focused on a single pipeline configuration, ClusterXplain explores diverse combinations of feature extraction methods, clustering algorithms, and dimensionality reduction techniques to improve DNN debugging. The results show that ClusterXplain achieves high accuracy in scenario identification, offering actionable insights to engineers to diagnose and mitigate issues in safety-critical applications. A demo video of ClusterXplain is available at https://youtu.be/DU94c-lIwys.

链接与引用

DOI 原文 · PDF(开放获取) ·

BibTeX
@inproceedings{paperbot9028,
  title = {ClusterXplain: a Clustering-based Tool for DNN components Debugging},
  author = {Mohammed Attaoui and Fabrizio Pastore},
  booktitle = {FSE},
  year = {2025},
  doi = {10.1145/3696630.3728582}
}