数字双胞胎(DT)本质上是动态数据驱动的模型,可作为现实世界系统的实时共生“虚拟副本”。 DT可以利用动态数据驱动的应用系统(DDDAS)双向共生感应反馈循环的基本面来进行连续更新。因此,传感循环可以操纵测量,分析和重新配置,旨在在DT中进行更准确的建模和分析。重新配置决策可以是自主的或互动的,可以保持人类在循环中。这些决定的可信赖性可能会因理由的解释性不足而阻碍,并在实施替代方案之间对给定情况的决定中获得了实用性。此外,不同的决策算法和模型具有不同的复杂性,质量,并可能导致模型获得不同的效用。解释性的不足可能会限制人类可以评估决策的程度,通常会导致更新,这些更新不适合给定的情况,错误,损害了模型的整体准确性。本文的新颖贡献是一种利用人类界DDDA和DT系统中解释性的方法,利用双向共生感应反馈。该方法利用可解释的机器学习和目标建模来解释性,并考虑了获得的实用程序的权衡分析。我们使用智能仓储中的示例来演示这种方法。
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汽车行业在过去几十年中见证了越来越多的发展程度;从制造手动操作车辆到具有高自动化水平的制造车辆。随着近期人工智能(AI)的发展,汽车公司现在雇用BlackBox AI模型来使车辆能够感知其环境,并使人类少或没有输入的驾驶决策。希望能够在商业规模上部署自治车辆(AV),通过社会接受AV成为至关重要的,并且可能在很大程度上取决于其透明度,可信度和遵守法规的程度。通过为AVS行为的解释提供对这些接受要求的遵守对这些验收要求的评估。因此,解释性被视为AVS的重要要求。 AV应该能够解释他们在他们运作的环境中的“见到”。在本文中,我们对可解释的自动驾驶的现有工作体系进行了全面的调查。首先,我们通过突出显示并强调透明度,问责制和信任的重要性来开放一个解释的动机;并审查与AVS相关的现有法规和标准。其次,我们识别并分类了参与发展,使用和监管的不同利益相关者,并引出了AV的解释要求。第三,我们对以前的工作进行了严格的审查,以解释不同的AV操作(即,感知,本地化,规划,控制和系统管理)。最后,我们确定了相关的挑战并提供建议,例如AV可解释性的概念框架。该调查旨在提供对AVS中解释性感兴趣的研究人员所需的基本知识。
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Explainable Artificial Intelligence (XAI) is transforming the field of Artificial Intelligence (AI) by enhancing the trust of end-users in machines. As the number of connected devices keeps on growing, the Internet of Things (IoT) market needs to be trustworthy for the end-users. However, existing literature still lacks a systematic and comprehensive survey work on the use of XAI for IoT. To bridge this lacking, in this paper, we address the XAI frameworks with a focus on their characteristics and support for IoT. We illustrate the widely-used XAI services for IoT applications, such as security enhancement, Internet of Medical Things (IoMT), Industrial IoT (IIoT), and Internet of City Things (IoCT). We also suggest the implementation choice of XAI models over IoT systems in these applications with appropriate examples and summarize the key inferences for future works. Moreover, we present the cutting-edge development in edge XAI structures and the support of sixth-generation (6G) communication services for IoT applications, along with key inferences. In a nutshell, this paper constitutes the first holistic compilation on the development of XAI-based frameworks tailored for the demands of future IoT use cases.
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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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最近的自主代理和机器人的应用,如自动驾驶汽车,情景的培训师,勘探机器人和服务机器人带来了关注与当前生成人工智能(AI)系统相关的至关重要的信任相关挑战。尽管取得了巨大的成功,基于连接主义深度学习神经网络方法的神经网络方法缺乏解释他们对他人的决策和行动的能力。没有符号解释能力,它们是黑色盒子,这使得他们的决定或行动不透明,这使得难以信任它们在安全关键的应用中。最近对AI系统解释性的立场目睹了可解释的人工智能(XAI)的几种方法;然而,大多数研究都专注于应用于计算科学中的数据驱动的XAI系统。解决越来越普遍的目标驱动器和机器人的研究仍然缺失。本文评论了可解释的目标驱动智能代理和机器人的方法,重点是解释和沟通代理人感知功能的技术(示例,感官和愿景)和认知推理(例如,信仰,欲望,意图,计划和目标)循环中的人类。审查强调了强调透明度,可辨与和持续学习以获得解释性的关键策略。最后,本文提出了解释性的要求,并提出了用于实现有效目标驱动可解释的代理和机器人的路线图。
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自动驾驶在过去十年中取得了重大的研究和发展中的重要里程碑。在道路上的自动车辆部署时,对该领域的兴趣越来越令人兴趣,承诺更安全,更生态的运输系统。随着计算强大的人工智能(AI)技术的兴起,自动车辆可以用高精度感测它们的环境,进行安全的实时决策,并在没有人类干预的情况下更可靠地运行。然而,在现有技术中,人类智能决策通常不可能理解,这种缺陷阻碍了这种技术在社会上可接受。因此,除了制造安全的实时决策之外,自治车辆的AI系统还需要解释如何构建这些决策,以便在许多司法管辖区兼容监管。我们的研究在开发可解释的人工智能(XAI)的自治车辆方法上阐明了全面的光芒。特别是,我们做出以下贡献。首先,我们在最先进的自主车辆行业的解释方面彻底概述了目前的差距。然后,我们显示了该领域的解释和解释接收器的分类。第三,我们为端到端自主驾驶系统的架构提出了一个框架,并证明了Xai在调试和调节这些系统中的作用。最后,作为未来的研究方向,我们提供了XAI自主驾驶方法的实地指南,可以提高运营安全性和透明度,以实现监管机构,制造商和所有参与利益相关者的公共批准。
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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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增强业务流程管理系统(ABPMS)是一类新兴的过程感知信息系统,可利用值得信赖的AI技术。ABPMS增强了业务流程的执行,目的是使这些过程更加适应性,主动,可解释和上下文敏感。该宣言为ABPMS提供了愿景,并讨论了需要克服实现这一愿景的研究挑战。为此,我们定义了ABPM的概念,概述了ABPMS中流程的生命周期,我们讨论了ABPMS的核心特征,并提出了一系列挑战以实现具有这些特征的系统。
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The concept of intelligent system has emerged in information technology as a type of system derived from successful applications of artificial intelligence. The goal of this paper is to give a general description of an intelligent system, which integrates previous approaches and takes into account recent advances in artificial intelligence. The paper describes an intelligent system in a generic way, identifying its main properties and functional components. The presented description follows a pragmatic approach to be used in an engineering context as a general framework to analyze and build intelligent systems. Its generality and its use is illustrated with real-world system examples and related with artificial intelligence methods.
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随着自主系统成为我们日常生活的一部分,确保其信任度至关重要。有许多用于证明可信赖性的技术。所有这些技术的共同点是需要阐明规格。在本文中,我们对规格进行了广泛的看法,专注于顶级要求,包括但不限于功能,安全性,安全性和其他非功能性属性。本文的主要贡献是对于与指定可信度相关的自主系统社区的一系列高级智力挑战。我们还描述了有关自主系统的许多应用程序域的独特规范挑战。
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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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自2015年首次介绍以来,深入增强学习(DRL)方案的使用已大大增加。尽管在许多不同的应用中使用了使用,但他们仍然存在缺乏可解释性的问题。面包缺乏对研究人员和公众使用DRL解决方案的使用。为了解决这个问题,已经出现了可解释的人工智能(XAI)领域。这是各种不同的方法,它们希望打开DRL黑框,范围从使用可解释的符号决策树到诸如Shapley值之类的数值方法。这篇评论研究了使用哪些方法以及使用了哪些应用程序。这样做是为了确定哪些模型最适合每个应用程序,或者是否未充分利用方法。
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即将开发我们呼叫所体现的系统的新一代越来越自主和自学习系统。在将这些系统部署到真实上下文中,我们面临各种工程挑战,因为它以有益的方式协调所体现的系统的行为至关重要,确保他们与我们以人为本的社会价值观的兼容性,并且设计可验证安全可靠的人类-Machine互动。我们正在争辩说,引发系统工程将来自嵌入到体现系统的温室,并确保动态联合的可信度,这种情况意识到的情境意识,意图,探索,探险,不断发展,主要是不可预测的,越来越自主的体现系统在不确定,复杂和不可预测的现实世界环境中。我们还识别了许多迫切性的系统挑战,包括可信赖的体现系统,包括强大而人为的AI,认知架构,不确定性量化,值得信赖的自融化以及持续的分析和保证。
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AI的蓬勃发展提示建议,AI技术应该是“以人为本”。然而,没有明确的定义,对人工人工智能或短,HCAI的含义。本文旨在通过解决HCAI的一些基础方面来改善这种情况。为此,我们介绍了术语HCAI代理商,以指配备有AI组件的任何物理或软件计算代理,并与人类交互和/或协作。本文识别参与HCAI代理的五个主要概念组件:观察,要求,行动,解释和模型。我们看到HCAI代理的概念,以及其组件和功能,作为弥合人以人为本的AI技术和非技术讨论的一种方式。在本文中,我们专注于采用在人类存在的动态环境中运行的单一代理的情况分析。
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人工智能(AI)是塑造未来的颠覆性技术之一。它在主要智能城市解决方案中的数据驱动决策越来越多,包括运输,教育,医疗保健,公共治理和电力系统。与此同时,它在保护Cyber​​威胁,攻击,损害或未授权访问中保护关键网络基础设施时越来越受欢迎。然而,那些传统的AI技术的重要问题之一(例如,深度学习)是,复杂性和复杂性的快速进展推进,并原始是不可诠释的黑匣子。在很多场合,了解控制和信任系统意外或看似不可预测的输出的决策和偏见是非常具有挑战性的。承认,对决策可解释性的控制丧失成为许多数据驱动自动化应用的重要问题。但它可能会影响系统的安全性和可信度吗?本章对网络安全的机器学习应用进行了全面的研究,以表示需要解释来解决这个问题。在这样做的同时,本章首先探讨了智能城市智能城市安全应用程序的AI技术的黑匣子问题。后来,考虑到新的技术范式,解释说明的人工智能(XAI),本章讨论了从黑盒到白盒的过渡。本章还讨论了关于智能城市应用不同自治系统在应用基于AI的技术的解释性,透明度,可辨能力和解释性的过渡要求。最后,它介绍了一些商业XAI平台,在提出未来的挑战和机遇之前,对传统的AI技术提供解释性。
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事实证明,在学习环境中,社会智能代理(SIA)的部署在不同的应用领域具有多个优势。社会代理创作工具使场景设计师能够创造出对SIAS行为的高度控制的量身定制体验,但是,另一方面,这是有代价的,因为该方案及其创作的复杂性可能变得霸道。在本文中,我们介绍了可解释的社会代理创作工具的概念,目的是分析社会代理的创作工具是否可以理解和解释。为此,我们检查了创作工具Fatima-Toolkit是否可以理解,并且从作者的角度来看,其创作步骤可以解释。我们进行了两项用户研究,以定量评估Fatima-Toolkit的解释性,可理解性和透明度,从场景设计师的角度来看。关键发现之一是,法蒂玛 - 库尔基特(Fatima-Toolkit)的概念模型通常是可以理解的,但是基于情感的概念并不那么容易理解和使用。尽管关于Fatima-Toolkit的解释性有一些积极的方面,但仍需要取得进展,以实现完全可以解释的社会代理商创作工具。我们提供一组关键概念和可能的解决方案,可以指导开发人员构建此类工具。
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虽然AI有利于人类,但如果没有适当发展,它也可能会损害人类。 HCI工作的重点是从与非AI计算系统的传统人类交互转换,以与AI系统交互。我们在HCI视角下开展了高级文献综述,对当前工作的整体分析。我们的审核和分析突出了AI技术引入的新变更以及HCI专业人员在AI系统开发中应用人以人为本的AI(HCAI)方法时,新挑战的新挑战。我们还确定了与AI系统人类互动的七个主要问题,其中HCI专业人员在开发非AI计算系统时没有遇到。为了进一步实现HCAI方法的实施,我们确定了与特定的HCAI驱动的设计目标相关的新的HCI机会,以指导HCI专业人员解决这些新问题。最后,我们对当前HCI方法的评估显示了这些方法支持开发AI系统的局限性。我们提出了可以帮助克服这些局限性的替代方法,并有效帮助HCI专业人员将HCAI方法应用于AI系统的发展。我们还为HCI专业人员提供战略建议,以有效影响利用HCAI方法的AI系统的发展,最终发展HCAI系统。
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无线电接入网络(RAN)技术继续见证巨大的增长,开放式运行越来越最近的势头。在O-RAN规范中,RAN智能控制器(RIC)用作自动化主机。本文介绍了对O-RAN堆栈相关的机器学习(ML)的原则,特别是加强学习(RL)。此外,我们审查无线网络的最先进的研究,并将其投入到RAN框架和O-RAN架构的层次结构上。我们在整个开发生命周期中提供ML / RL模型面临的挑战的分类:从系统规范到生产部署(数据采集,模型设计,测试和管理等)。为了解决挑战,我们将一组现有的MLOPS原理整合,当考虑RL代理时,具有独特的特性。本文讨论了系统的生命周期模型开发,测试和验证管道,称为:RLOPS。我们讨论了RLOP的所有基本部分,包括:模型规范,开发和蒸馏,生产环境服务,运营监控,安全/安全和数据工程平台。根据这些原则,我们提出了最佳实践,以实现自动化和可重复的模型开发过程。
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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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虽然深增强学习已成为连续决策问题的有希望的机器学习方法,但对于自动驾驶或医疗应用等高利害域来说仍然不够成熟。在这种情况下,学习的政策需要例如可解释,因此可以在任何部署之前检查它(例如,出于安全性和验证原因)。本调查概述了各种方法,以实现加固学习(RL)的更高可解释性。为此,我们将解释性(作为模型的财产区分开来和解释性(作为HOC操作后的讲话,通过代理的干预),并在RL的背景下讨论它们,并强调前概念。特别是,我们认为可译文的RL可能会拥抱不同的刻面:可解释的投入,可解释(转型/奖励)模型和可解释的决策。根据该计划,我们总结和分析了与可解释的RL相关的最近工作,重点是过去10年来发表的论文。我们还简要讨论了一些相关的研究领域并指向一些潜在的有前途的研究方向。
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