机器学习的进步(ML)引起了人们对这项技术支持决策的浓厚兴趣。尽管复杂的ML模型提供的预测通常比传统工具的预测更准确,但这种模型通常隐藏了用户预测背后的推理,这可能导致采用和缺乏洞察力。在这种张力的激励下,研究提出了可解释的人工智能(XAI)技术,这些技术发现了ML发现的模式。尽管ML和XAI都有很高的希望,但几乎没有经验证据表明传统企业的好处。为此,我们分析了220,185家能源零售商的客户的数据,预测具有多达86%正确性的交叉购买(AUC),并表明XAI方法的Shap提供了为实际买家提供的解释。我们进一步概述了信息系统,XAI和关系营销中的研究的影响。
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机器学习(ML)方法可以有效地分析数据,识别其中的模式并做出高质量的预测。良好的预测通常与无法以人类可读的方式呈现检测到的模式一起进行。技术发展最近导致了可解释的人工智能(XAI)技术,旨在打开此类黑盒,并使人类能够从检测到的模式中获得新的见解。我们研究了XAI在特定见解可能对消费者行为产生重大影响的领域,即用电。知道对个人电力消耗的特定反馈触发了资源保护,我们从电力消耗时间序列中创建了五个可视化,考虑到现有的特定领域的设计知识,从电力消耗时间序列中获得了五个可视化。我们对152名参与者进行的实验评估表明,人类可以通过XAI可视化表现出的模式来吸收,但是这种可视化应遵循已知的可视化模式,以便用户妥善理解。
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我们在数字世界中采取的每一步都会落后于我们行为的记录;数字足迹。研究表明,算法可以将这些数字足迹转化为精确的心理特征估计,包括人格特质,心理健康或情报。然而,AI产生这些见解的机制通常保持不透明。在本文中,我们展示了如何解释AI(XAI)可以帮助域专家和数据主体验证,问题和改进分类数字足迹的心理特征的模型。我们在来自金融交易数据的大五个人格预测(特征和方面)的范围内,详细说明了两个流行的XAI方法(规则提取和反事实解释)(n = 6,408)。首先,我们展示了全球规则提取在模型中标识的消费模式中如何阐明了最重要的人格,并讨论这些规则如何用于解释,验证和改进模型。其次,我们实施当地规则提取,以表明,由于其独特的财务行为,个人分配给个性课程,并且模型的预测信心与促进预测的特征数量之间存在积极的联系。我们的实验突出了全球和本地XAI方法的重要性。通过更好地了解预测模型如何工作,以及他们如何获得特定人的结果,Xai促进了一个世界的问责制,其中AI影响了世界各地数十亿人的生命。
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人工智能(AI)使机器能够从人类经验中学习,适应新的输入,并执行人类的人类任务。 AI正在迅速发展,从过程自动化到认知增强任务和智能流程/数据分析的方式转换业务方式。然而,人类用户的主要挑战是理解和适当地信任AI算法和方法的结果。在本文中,为了解决这一挑战,我们研究并分析了最近在解释的人工智能(XAI)方法和工具中所做的最新工作。我们介绍了一种新颖的XAI进程,便于生产可解释的模型,同时保持高水平的学习性能。我们提出了一种基于互动的证据方法,以帮助人类用户理解和信任启用AI的算法创建的结果和输出。我们在银行域中采用典型方案进行分析客户交易。我们开发数字仪表板以促进与算法的互动结果,并讨论如何提出的XAI方法如何显着提高数据科学家对理解启用AI的算法结果的置信度。
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Explainable AI (XAI) is widely viewed as a sine qua non for ever-expanding AI research. A better understanding of the needs of XAI users, as well as human-centered evaluations of explainable models are both a necessity and a challenge. In this paper, we explore how HCI and AI researchers conduct user studies in XAI applications based on a systematic literature review. After identifying and thoroughly analyzing 85 core papers with human-based XAI evaluations over the past five years, we categorize them along the measured characteristics of explanatory methods, namely trust, understanding, fairness, usability, and human-AI team performance. Our research shows that XAI is spreading more rapidly in certain application domains, such as recommender systems than in others, but that user evaluations are still rather sparse and incorporate hardly any insights from cognitive or social sciences. Based on a comprehensive discussion of best practices, i.e., common models, design choices, and measures in user studies, we propose practical guidelines on designing and conducting user studies for XAI researchers and practitioners. Lastly, this survey also highlights several open research directions, particularly linking psychological science and human-centered XAI.
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人工智能(AI)模型的黑框性质不允许用户理解和有时信任该模型创建的输出。在AI应用程序中,不仅结果,而且结果的决策路径至关重要,此类Black-Box AI模型还不够。可解释的人工智能(XAI)解决了此问题,并定义了用户可解释的一组AI模型。最近,有几种XAI模型是通过在医疗保健,军事,能源,金融和工业领域等各个应用领域的黑盒模型缺乏可解释性和解释性来解决有关的问题。尽管XAI的概念最近引起了广泛关注,但它与物联网域的集成尚未完全定义。在本文中,我们在物联网域范围内使用XAI模型对最近的研究进行了深入和系统的综述。我们根据其方法和应用领域对研究进行分类。此外,我们旨在专注于具有挑战性的问题和开放问题,并为未来的方向指导开发人员和研究人员进行未来的未来调查。
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本文研究了与可解释的AI(XAI)实践有关的两个不同但相关的问题。机器学习(ML)在金融服务中越来越重要,例如预批准,信用承销,投资以及各种前端和后端活动。机器学习可以自动检测培训数据中的非线性和相互作用,从而促进更快,更准确的信用决策。但是,机器学习模型是不透明的,难以解释,这是建立可靠技术所需的关键要素。该研究比较了各种机器学习模型,包括单个分类器(逻辑回归,决策树,LDA,QDA),异质集合(Adaboost,随机森林)和顺序神经网络。结果表明,整体分类器和神经网络的表现优于表现。此外,使用基于美国P2P贷款平台Lending Club提供的开放式访问数据集评估了两种先进的事后不可解释能力 - 石灰和外形来评估基于ML的信用评分模型。对于这项研究,我们还使用机器学习算法来开发新的投资模型,并探索可以最大化盈利能力同时最大程度地降低风险的投资组合策略。
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如今,人工智能(AI)已成为临床和远程医疗保健应用程序的基本组成部分,但是最佳性能的AI系统通常太复杂了,无法自我解释。可解释的AI(XAI)技术被定义为揭示系统的预测和决策背后的推理,并且在处理敏感和个人健康数据时,它们变得更加至关重要。值得注意的是,XAI并未在不同的研究领域和数据类型中引起相同的关注,尤其是在医疗保健领域。特别是,许多临床和远程健康应用程序分别基于表格和时间序列数据,而XAI并未在这些数据类型上进行分析,而计算机视觉和自然语言处理(NLP)是参考应用程序。为了提供最适合医疗领域表格和时间序列数据的XAI方法的概述,本文提供了过去5年中文献的审查,说明了生成的解释的类型以及为评估其相关性所提供的努力和质量。具体而言,我们确定临床验证,一致性评估,客观和标准化质量评估以及以人为本的质量评估作为确保最终用户有效解释的关键特征。最后,我们强调了该领域的主要研究挑战以及现有XAI方法的局限性。
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作为人工智能(AI)的技术子领域,可解释的AI(XAI)已经产生了广泛的算法集合,为研究人员和从业者提供了一个工具箱,用于构建XAI应用程序。凭借丰富的应用机会,解释性已经超越了数据科学家或研究人员的需求,以了解他们发展的模型,成为人们信任的重要要求,并采用部署在众多域中的AI。然而,解释性是一种本质上以人为本的财产,该领域开始接受以人为本的方法。人机互动(HCI)研究和用户体验(UX)设计在该地区的设计越来越重要。在本章中,我们从Xai算法技术景观的高级概述开始,然后选择性地调查我们自己和其他最近的HCI工作,以便以人为本的设计,评估,为Xai提供概念和方法工具。我们询问问题``以人为本的方式为Xai'做了什么,并突出了三个角色,通过帮助导航,评估和扩展Xai工具箱来塑造XAI技术的三个角色:通过用户解释性需要推动技术选择揭示现有XAI方法的缺陷,并通知新方法,为人类兼容的XAI提供概念框架。
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随着AI系统表现出越来越强烈的预测性能,它们的采用已经在许多域中种植。然而,在刑事司法和医疗保健等高赌场域中,由于安全,道德和法律问题,往往是完全自动化的,但是完全手工方法可能是不准确和耗时的。因此,对研究界的兴趣日益增长,以增加人力决策。除了为此目的开发AI技术之外,人民AI决策的新兴领域必须采用实证方法,以形成对人类如何互动和与AI合作做出决定的基础知识。为了邀请和帮助结构研究努力了解理解和改善人为 - AI决策的研究,我们近期对本课题的实证人体研究的文献。我们总结了在三个重要方面的100多篇论文中的研究设计选择:(1)决定任务,(2)AI模型和AI援助要素,以及(3)评估指标。对于每个方面,我们总结了当前的趋势,讨论了现场当前做法中的差距,并列出了未来研究的建议。我们的调查强调了开发共同框架的需要考虑人类 - AI决策的设计和研究空间,因此研究人员可以在研究设计中进行严格的选择,研究界可以互相构建并产生更广泛的科学知识。我们还希望这项调查将成为HCI和AI社区的桥梁,共同努力,相互塑造人类决策的经验科学和计算技术。
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Teaser: How seemingly trivial experiment design choices to simplify the evaluation of human-ML systems can yield misleading results.
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机器学习算法可以在当代智能系统中进行高级决策。研究表明,它们的模型性能与解释性之间存在权衡。具有较高性能的机器学习模型通常基于更复杂的算法,因此缺乏解释性,反之亦然。但是,从最终用户的角度来看,这种权衡几乎没有经验证据。我们旨在通过进行两个用户实验来提供经验证据。使用两个不同的数据集,我们首先测量五种常见的机器学习算法的权衡。其次,我们解决了最终用户对可解释的人工智能增强的看法的问题,旨在增加对高性能复杂模型的决策逻辑的理解。我们的结果与权衡曲线的广泛假设有所不同,并表明模型性能和解释性之间的权衡在最终用户的感知中逐渐少得多。这与假定的固有模型可解释性形成鲜明对比。此外,我们发现折衷是由于数据复杂性而成为情境。我们的第二次实验的结果表明,尽管可以使用可解释的人工智能增强来提高解释性,但解释的类型在最终用户感知中起着至关重要的作用。
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Building an accurate model of travel behaviour based on individuals' characteristics and built environment attributes is of importance for policy-making and transportation planning. Recent experiments with big data and Machine Learning (ML) algorithms toward a better travel behaviour analysis have mainly overlooked socially disadvantaged groups. Accordingly, in this study, we explore the travel behaviour responses of low-income individuals to transit investments in the Greater Toronto and Hamilton Area, Canada, using statistical and ML models. We first investigate how the model choice affects the prediction of transit use by the low-income group. This step includes comparing the predictive performance of traditional and ML algorithms and then evaluating a transit investment policy by contrasting the predicted activities and the spatial distribution of transit trips generated by vulnerable households after improving accessibility. We also empirically investigate the proposed transit investment by each algorithm and compare it with the city of Brampton's future transportation plan. While, unsurprisingly, the ML algorithms outperform classical models, there are still doubts about using them due to interpretability concerns. Hence, we adopt recent local and global model-agnostic interpretation tools to interpret how the model arrives at its predictions. Our findings reveal the great potential of ML algorithms for enhanced travel behaviour predictions for low-income strata without considerably sacrificing interpretability.
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可解释的人工智能和可解释的机器学习是重要性越来越重要的研究领域。然而,潜在的概念仍然难以捉摸,并且缺乏普遍商定的定义。虽然社会科学最近的灵感已经重新分为人类受助人的需求和期望的工作,但该领域仍然错过了具体的概念化。通过审查人类解释性的哲学和社会基础,我们采取措施来解决这一挑战,然后我们转化为技术领域。特别是,我们仔细审查了算法黑匣子的概念,并通过解释过程确定的理解频谱并扩展了背景知识。这种方法允许我们将可解释性(逻辑)推理定义为在某些背景知识下解释的透明洞察(进入黑匣子)的解释 - 这是一个从事在Admoleis中理解的过程。然后,我们采用这种概念化来重新审视透明度和预测权力之间的争议权差异,以及对安特 - 人穴和后宫后解释者的影响,以及可解释性发挥的公平和问责制。我们还讨论机器学习工作流程的组件,可能需要可解释性,从以人为本的可解释性建立一系列思想,重点介绍声明,对比陈述和解释过程。我们的讨论调整并补充目前的研究,以帮助更好地导航开放问题 - 而不是试图解决任何个人问题 - 从而为实现的地面讨论和解释的人工智能和可解释的机器学习的未来进展奠定了坚实的基础。我们结束了我们的研究结果,重新审视了实现所需的算法透明度水平所需的人以人为本的解释过程。
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过去十年已经看到人工智能(AI)的显着进展,这导致了用于解决各种问题的算法。然而,通过增加模型复杂性并采用缺乏透明度的黑匣子AI模型来满足这种成功。为了响应这种需求,已经提出了说明的AI(Xai)以使AI更透明,从而提高关键结构域中的AI。虽然有几个关于Xai主题的Xai主题的评论,但在Xai中发现了挑战和潜在的研究方向,这些挑战和研究方向被分散。因此,本研究为Xai组织的挑战和未来的研究方向提出了系统的挑战和未来研究方向:(1)基于机器学习生命周期的Xai挑战和研究方向,基于机器的挑战和研究方向阶段:设计,开发和部署。我们认为,我们的META调查通过为XAI地区的未来探索指导提供了XAI文学。
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Banks hold a societal responsibility and regulatory requirements to mitigate the risk of financial crimes. Risk mitigation primarily happens through monitoring customer activity through Transaction Monitoring (TM). Recently, Machine Learning (ML) has been proposed to identify suspicious customer behavior, which raises complex socio-technical implications around trust and explainability of ML models and their outputs. However, little research is available due to its sensitivity. We aim to fill this gap by presenting empirical research exploring how ML supported automation and augmentation affects the TM process and stakeholders' requirements for building eXplainable Artificial Intelligence (xAI). Our study finds that xAI requirements depend on the liable party in the TM process which changes depending on augmentation or automation of TM. Context-relatable explanations can provide much-needed support for auditing and may diminish bias in the investigator's judgement. These results suggest a use case-specific approach for xAI to adequately foster the adoption of ML in TM.
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可解释的人工智能(XAI)是提高机器学习(ML)管道透明度的有前途解决方案。我们将开发和利用XAI方法用于防御和进攻性网络安全任务的研究越来越多(但分散的)缩影。我们确定3个网络安全利益相关者,即模型用户,设计师和对手,将XAI用于ML管道中的5个不同目标,即1)启用XAI的决策支持,2)将XAI应用于安全任务,3)3)通过模型验证通过模型验证xai,4)解释验证和鲁棒性,以及5)对解释的进攻使用。我们进一步分类文献W.R.T.目标安全域。我们对文献的分析表明,许多XAI应用程序的设计都几乎没有了解如何将其集成到分析师工作流程中 - 仅在14%的情况下进行了解释评估的用户研究。文献也很少解开各种利益相关者的角色。特别是,在安全文献中将模型设计师的作用最小化。为此,我们提出了一个说明性用例,突显了模型设计师的作用。我们证明了XAI可以帮助模型验证和可能导致错误结论的案例。系统化和用例使我们能够挑战几个假设,并提出可以帮助塑造网络安全XAI未来的开放问题
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人工智能(AI)和机器学习(ML)在网络安全挑战中的应用已在行业和学术界的吸引力,部分原因是对关键系统(例如云基础架构和政府机构)的广泛恶意软件攻击。入侵检测系统(IDS)使用某些形式的AI,由于能够以高预测准确性处理大量数据,因此获得了广泛的采用。这些系统托管在组织网络安全操作中心(CSOC)中,作为一种防御工具,可监视和检测恶意网络流,否则会影响机密性,完整性和可用性(CIA)。 CSOC分析师依靠这些系统来决定检测到的威胁。但是,使用深度学习(DL)技术设计的IDS通常被视为黑匣子模型,并且没有为其预测提供理由。这为CSOC分析师造成了障碍,因为他们无法根据模型的预测改善决策。解决此问题的一种解决方案是设计可解释的ID(X-IDS)。这项调查回顾了可解释的AI(XAI)的最先进的ID,目前的挑战,并讨论了这些挑战如何涉及X-ID的设计。特别是,我们全面讨论了黑匣子和白盒方法。我们还在这些方法之间的性能和产生解释的能力方面提出了权衡。此外,我们提出了一种通用体系结构,该建筑认为人类在循环中,该架构可以用作设计X-ID时的指南。研究建议是从三个关键观点提出的:需要定义ID的解释性,需要为各种利益相关者量身定制的解释以及设计指标来评估解释的需求。
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可说明的人工智能(XAI)被确定为使用机器学习(ML)模型进行预测时确定功能的重要性的可行方法。在这项研究中,我们创建了将个人健康信息(例如,他们的药物历史和合并症)作为输入的模型,并预测个体将具有急性冠状动脉综合征(ACS)不利结果的可能性。使用Xai,我们量化了特定药物对这些ACS预测的贡献,从而产生了基于XAI的药物检测技术,使用ACS作为检测的不利结果的示例。鉴定了1993年至2009年在1993年至2009年期间提供的65岁以上的人(解剖治疗化学(ATC)级别M)或心血管系统(ATC类C)药物,以及其药物历史,组合和其他关键特征来自联系的西澳大利亚数据集。培训多种ML模型以预测这些个体如果这些个体具有ACS相关的不利结果(即,用于ACS的放电诊断的死亡或住院),并且使用各种ML和XAI技术来计算哪种特征 - 特别是哪种药物 - 导致这些预测。发现ROFecoxib和Celecoxib的药物分配特征对ACS相关的不利结果预测(平均)的贡献大于零效果,并且发现ACS相关的不利结果可以预测72%的准确度。此外,发现Xai库石灰和Shap成功识别重要和不重要的功能,具有略微优于石灰的形状。 ML培训的ML模型与XAI算法串联的连接行政健康数据集可以成功地量化特征重要性,并且随着进一步的开发,可能被用作药物检测技术。
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最近的AI算法是黑框模型,其决策难以解释。可解释的AI(XAI)试图通过向客户解释其AI决定,例如决定拒绝贷款申请,以解决缺乏AI的解释性和信任。普遍的智慧是,通过规定完全透明的XAI来调节AI会导致更大的社会福利。本文通过游戏理论模型对一个最大化社会福利的决策制定者,在最大化利润最大化的双重垄断竞争和异性消费者的政策制定者中挑战了这一概念。结果表明XAI调节可能是多余的。实际上,要求完全透明的XAI可能会使公司和客户变得更糟。这揭示了最大化福利和获得可解释的AI输出之间的权衡。我们还讨论了对政策制定者和公司的管理意义。
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