scieee AI-readable full text Open interactive document viewer

XAI-FUNGI: Dataset from the user study on comprehensibility of XAI algorithms

Bobek, Szymon; Korycińska, Paloma; Krakowska, Monika; Mozolewski, Maciej; Rak, Dorota; Zych, Magdalena; Wójcik, Magdalena; Nalepa, Grzegorz J.

Abstract

XAI-FUNGI: Dataset from the user study on comprehensibility of XAI algorithms We present the dataset which was created during a user study on evaluation of explainability of artificial intelligence (AI) at the Jagielloninan University as a collaborative work of computer science (GEIST team) and information sciences research groups. The main goal of the research was to explore effective explanations of AI model patterns to diverse audiences. The dataset contains material collected from 39 participants during the interviews conducted by the Information Sciences research group. The participants were recruited from 149 candidates to form three groups that represented domain experts in the field of mycology (DE), students with data science and visualization background (IT) and students from social sciences and humanities (SSH). Each group was given an explanation of a machine learning model trained to predict edible and non-edible mushrooms and asked to interpret the explanations and answer various questions during the interview. The machine learning model and explanations for its decision were prepared by the computer science research team. The resulting dataset was constructed from the surveys obtained from the candidates, anonymized transcripts of the interviews, the results from thematic analysis, and original explanations with modifications suggested by the participants. The dataset is complemented with the source code allowing one to reproduce the initial machine leaning model and explanations. The general structure of the dataset is described in the following table. The files that contain in their names [RR]_[SS]_[NN] contain the individual results obtained from particular participant. The meaning of the prefix is as follows: RR - initials of the researcher conducting the interview, SS - type of the participant (DE for domain expert, SSH for social sciences and humanities students, or IT for computer science students), NN - number of the participant File Description SURVEY.csv The results from a survey that was filled by 149 participants out of which 39 were selected to form a final group of particiapnts. SURVEY_en.csv Content of the SURVEY translated into English. CODEBOOK.csv The codebook used in thematic analysis and MAXQDA coding QUESTIONS.csv List of questions that the participants were asked during interviews. SLIDES.csv List of slides used in the study with their interpretation and reference to MAXQDA themes and VISUAL_MODIFICATIONS tables. MAXQDA_SUMMARY.csv Summary of thematic analysis performed with codes used in CODEBOOK for each participant PROBLEMS.csv List of problems that participants were asked to solve during interviews. They correspond to three instances from the dataset that the participants had to classify using knowledge gained from explanations. PROBLEMS_en.csv Content of the PROBLEMS file translated into English. PROBLEMS_RESPONSES.csv The responses to the problems for each participant to the problems listed in PROBLEMS.csv VISUALIZATION_MODIFICATIONS.csv Information on how the order of the slides was modified by the participant, which slides (explanations) were removed, and what kind of additional explanation was suggested. ORIGINAL_VISUZALIZATIONS.pdf The PDF file containing the visualization of explanations presented to the participants during the interviews ORIGINAL_VISUZALIZATIONS_EN.pdf Content of the ORIGINAL_VISUZALIZATIONS translated into English. VISUALIZATION_MODIFICATIONS.zip The PDF file containing the original slides from ORIGINAL_VISUZALIZATIONS.pdf with the modifications suggested by the participant. Each file is a PDF file named with the participant ID, i.e. [RR]_[SS]_[NN].pdf TRANSCRIPTS.zip The anonymized transcripts of interviews for each given participant, zipped into one archive. Each transcript is named after the particiapnt ID, i.e. [RR]_[SS]_[NN].csv and contains text tagged with slide number that it related to, question number from QUESTIONS.csv, and problem number from PROBLEMS.csv. The detailed structure of the files presented in the previous Table is given in the Technical info section. The source code used to train ML model and to generate explanations is available on Gitlab

Full text

Celem tego badania jest zastosowanie technik Objaśnialnej Sztucznej Inteligencji (XAI) do analizy danych dotyczących grzybów. XAI pozwala na zrozumienie, jak modele sztucznej inteligencji, takie jak klasyfikatory, podejmują decyzje. Jest to szczególnie ważne w dziedzinach, w których dokładność i wiarygodność predykcji są kluczowe, jak w przypadku odróżniania grzybów jadalnych od trujących. Za chwilę będziemy Państwa prosić o zinterpretowanie kilku wizualizacji (głównie wykresów), które pokazują, w jaki sposób sztuczna inteligencja (AI) przewiduje, że grzyb dziko rosnący, mający określone cechy, jest albo jadalny, albo niejadalny lub trujący. Wyjściowy zbiór danych, na którym pracowała AI, pochodzi z UC Irvine Machine Learning Repository, czyli biblioteki ćwiczebnych zbiorów danych Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine, przeznaczonych do trenowania (doskonalenia) algorytmów uczenia maszynowego. Link do tego zbioru: https://archive.ics.uci.edu/dataset/848/secondary+mushroom+dataset Zbiór danych („dataset”) zawiera informacje o 61 069 owocnikach 173 gatunków grzybów sklasyfikowanych jako jadalne albo niejadalne lub trujące. Grzyby o nieznanej jadalności zostały zaliczone do niejadalnych lub trujących. Są to wyłącznie grzyby kapeluszowe mające trzon i hymenofor blaszkowy. Część danych to dane symulacyjne, hipotetyczne, czyli sztucznie wygenerowane na podstawie mniejszego zbioru rzeczywistych obserwacji grzybów występujących w przyrodzie. Legenda: High = wysoka wartość cechy, np. „średnica_kapelusza_cm” (High) = duża średnica kapelusza w cm Low = niska wartość cechy, np. „wysokość_trzonu_cm” (Low) = krótki trzon „0” = granica między cechami, które mają duże i małe znaczenie w ocenie jadalności grzyba Dla cech binarnych (albo jest, albo jej nie ma) wartość wysoka (High), czyli kolor czerwony, oznacza: „cecha jest”. "Rój pszczół” – wpływ poszczególnych cech owocnika na predykcję jego jadalności (jadalny/niejadalny lub trujący) Wykres „wodospad”: wpływ cech danego owocnika na przewidywanie jego toksyczności Legenda: E[f(X)]: wartość bazowa = średnia predykcja modelu dla wszystkich obserwacji Szarfy kolorowe: wpływ danej cechy na predykcję toksyczności dla konkretnego owocnika f(x): wartość ostateczna = predykcja modelu dla tego konkretnego owocnika Analiza wpływu cech na przewidywanie dla klasy 'niejadalny/trujący’ (dla grzyba, który faktycznie jest trujący) Wkład poszczególnych cech w przewidywanie klasy grzyba przez model Wartości pozytywne (w prawo) wskazują na wzrost prawdopodobieństwa klasyfikacji jako „niejadalnego/trującego” wg modelu, wartości negatywne (w lewo) – zmniejszenie E[f(x)] to średni wynik modelu, a f(X) to przewidywanie dla tej obserwacji Wykres LIME: wartości cech grzybów zmniejszające lub zwiększające prawdopodobieństwo predykcji jadalny/niejadalny lub trujący