Explanation, trust, transparency. These topics are tightly coupled. One trusts a software system more if it can tell what it did and if it can justify its decisions. This way the system "proofs" its trustworthiness to its user. This talk presents important concepts for analysing and developing software systems with explanation capabilities using two examples: the semantic search engine RadSem and the open-source case-based reasoning tool myCBR.
Explaining Semantic Search Results of Medical Images in MEDICO
Explanation-aware computing - A new software paradigm?
1. Explanation-aware Computing:
A new software paradigm?
Dr. Thomas Roth-Berghofer
University of Hildesheim, Germany
Erklärungsfähige
Softwaresysteme Kassel, Germany, 30 June 2011
Freitag, 1. Juli 2011
2. Thomas Roth-Berghofer
industry
academia
research
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 2 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
3. Thomas Roth-Berghofer
Software engineer, Consultant,
Manager Quality and Support
empolis GmbH
(now: Attensity Europe)
industry
academia
research
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 2 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
4. Thomas Roth-Berghofer
Software engineer, Consultant,
Manager Quality and Support
empolis GmbH
(now: Attensity Europe)
industry
academia
research
Senior researcher
German Research Center for
Artificial Intelligence (DFKI) GmbH
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 2 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
5. Thomas Roth-Berghofer
Software engineer, Consultant,
Manager Quality and Support
empolis GmbH
(now: Attensity Europe)
industry
Visiting Professor
University of Hildesheim
academia
Lecturer at University of
Kaiserslautern
research
Senior researcher
German Research Center for
Artificial Intelligence (DFKI) GmbH
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 2 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
6. Thomas Roth-Berghofer
Software engineer, Consultant,
Manager Quality and Support
empolis GmbH
(now: Attensity Europe)
industry
Visiting Professor
Starting in September 2011:
University of Hildesheim
academia
Lecturer at University of
Kaiserslautern
research
Senior researcher
German Research Center for
Artificial Intelligence (DFKI) GmbH
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 2 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
7. Explanation-aware Computing:
A new software paradigm?
Dr. Thomas Roth-Berghofer
University of Hildesheim, Germany
Erklärungsfähige
Softwaresysteme Kassel, Germany, 30 June 2011
Freitag, 1. Juli 2011
8. Characteristics of ,good‘ software
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 4 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
9. Characteristics of ,good‘ software
use Wit
to hnice
Easy use
r inte
rfac
e
in ing Hel
pla pful
ex
S elf
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 4 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
10. Characteristics of ,good‘ software
use Wit
to hnice
Easy use
r inte
rfac
e
in ing Hel
pla User centred pful
ex
S elf
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 4 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
11. Characteristics of ,good‘ software
use Wit
to hnice
Easy use
r inte
rfac
e
in ing Hel
pla User centred pful
ex
S elf
All in all:
Great user experience expected
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 4 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
12. Overview
Motivating analogy:
Car wash tunnel
Explanation basics
Example 1: Semantic search
engine RadSem
Example 2: Open source case-
based reasoning tool myCBR
Wrap-up
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 5 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
13. Car Wash
http://www.feuerverzinken.com/uploads/media/Belob-Waschstrasse_01.jpg
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 6 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
14. Car wash
options
http://www.feuerverzinken.com/uploads/media/Belob-Waschstrasse2_01.jpg
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 7 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
15. Car wash
options
EXTERIOR WASH
SEALER WAX
http://www.feuerverzinken.com/uploads/media/Belob-Waschstrasse2_01.jpg
TRIPLE FOAM POLISH
WHEEL BRITE
UNDERCARRIAGE WASH
DOUBLE BOND (With Teflon)
TIRE SHINE
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 7 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
16. Car wash Our exterior wash process uses only the
finest quality materials formulated especially
options
for today's automotive finishes. Our wash
water is filtered with a filtration system that
assures us of the cleanest and safest water
to clean automobiles. Our rinse water, is
water at its purest-fresh water filtered
EXTERIOR WASH through a series of media tanks that
removes any remaining minerals from the
SEALER WAX
water and produces a spot free rinse.
http://www.feuerverzinken.com/uploads/media/Belob-Waschstrasse2_01.jpg
TRIPLE FOAM POLISH
WHEEL BRITE
UNDERCARRIAGE WASH
DOUBLE BOND (With Teflon)
TIRE SHINE
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 7 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
17. Car wash
options
EXTERIOR WASH
SEALER WAX
Seals in the Shine: A polymer-fortified
http://www.feuerverzinken.com/uploads/media/Belob-Waschstrasse2_01.jpg
TRIPLE FOAM POLISH sealer wax (liquid form) designed by
Simoniz for automatic car washes. This
WHEEL BRITE product is lightly scented and is applied in
UNDERCARRIAGE WASH the final rinse/waxing area of the wash
process. It's an added protection (against;
DOUBLE BOND (With Teflon) acid, rain, bird droppings, tree sap, etc.)
suitable for all automobile finishes, and it
TIRE SHINE will leave a high luster on your vehicle's
finish and will not smear windshields.
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Freitag, 1. Juli 2011
18. Car wash
options
EXTERIOR WASH
SEALER WAX
http://www.feuerverzinken.com/uploads/media/Belob-Waschstrasse2_01.jpg
TRIPLE FOAM POLISH
WHEEL BRITE
UNDERCARRIAGE WASH
Three foam polish (Cleaner, Sealer, and
DOUBLE BOND (With Teflon)
Protector) This process is actually an
TIRE SHINE application of three different products
manufactured by Simoniz. This application is
applied after the first wash cycle. It consists
of an application of three different colors
applied in conjunction with each other, to
create an exceptional Clear Coat finish
rejuvenator. This cleans, polishes, and
prepares the surface. Best results will come
when used in conjunction with Sealer Wax or
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Teflon Double Bond. 7
Folie Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
19. Car wash
options
EXTERIOR WASH
SEALER WAX
http://www.feuerverzinken.com/uploads/media/Belob-Waschstrasse2_01.jpg
TRIPLE FOAM POLISH
WHEEL BRITE
UNDERCARRIAGE WASH
DOUBLE BOND (With Teflon)
TIRE SHINE
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 7 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
20. Concept explanations
Concept explanations enhance
the knowledge of
communication participants.
The goal of concept explanations is
to build links between unknown and known concepts.
Variations:
Definition: “What is a bicycle?” – “A bicycle is a land vehicle with
two wheels in line. Bicycles are a form of human powered vehicle.”
Theoretical proposition: “What is force?” – “Force is Mass times
Acceleration.”
Prototypical usage of individual things or actions: “What is a
bicycle?” – “The thing, that man over there just crashed with.”
Functional mapping: “What is a bicycle?” – “A bicycle serves as a
means of transport.”
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie Stiftung Universität Hildesheim
8
Freitag, 1. Juli 2011
21. Process example:
Car wash tunnel
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 9 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
22. Process example:
Car wash tunnel
Drying
Care
Wash
Wheel Wash
Prewash
Configure
options / Pay
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 9 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
23. Process example:
Car wash tunnel
Drying
Care
Wash
Wheel Wash
Prewash
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 10 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
24. Process example:
Car wash tunnel
Drying
Care
Wash
Wheel Wash
Prewash
Paid: Basic fare
1. Prewash
2. Wash
3. Drying
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 10 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
25. Process example:
Car wash tunnel
Drying
Care
Wash
Wheel Wash
Prewash
Paid: Basic fare
1. Prewash
2. Wash
3. Drying
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 10 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
26. Process example:
Car wash tunnel
Drying
Care
Wash
Wheel Wash
Wheel Wash
Prewash
Paid: Basic fare
1. Prewash
2. Wash
3. Drying
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 10 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
27. Process example:
Car wash tunnel
Drying
Care
Wash
Wheel Wash
Wheel Wash
Prewash
Paid: Basic fare
1. Prewash
2. Wash
3. Drying
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 10 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
28. Process example:
Car wash tunnel
Drying
Care
Wash
Wheel Wash
Wheel Wash
Prewash
Paid: Basic fare
1. Prewash
2. Wash
3. Drying
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 10 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
29. Process example:
Car wash tunnel
Drying
Care
Wash
Wheel Wash
Wheel Wash
Prewash
Paid: Basic fare
1. Prewash
2. Wash
3. Drying
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 10 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
30. Action explanations
Action explanations explain the activities of the system.
• Action explanations: • Negative action
“Why was this seat post explanations: “Why was no
selected?” – “For the given carrier chosen?” – “A carrier
price, only one other seat is only available for touring
post was available. But this bikes. The user did not
was too short.” choose a touring bike.”
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie Stiftung Universität Hildesheim
11
Freitag, 1. Juli 2011
31. Communication scenario
of explanation
Explanation
Explainer knowledge
U
I
Originator
Reasoning
knowledge
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 12 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
32. Questions: What, how and why?
For successfully using a car
wash, we need to learn:
Concepts, terms, definitions -
the ,what‘
Processes, process steps -
the ,how‘
Dependencies - the ,why‘
From:
Parents, friends, car wash
personnel, experience, …
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 13 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
33. Some explanation basics
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 14 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
34. What are explanations?
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 15 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
35. What are explanations?
Explanations are
answers to questions.
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 16 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
36. When are questions being
asked?
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 17 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
37. When are questions being
asked?
Whenever expectations
are not met.
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 18 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
38. Mining and Analysis Continuum of Explaining
MACE
Martin Atzmüller and Thomas Roth-Berghofer, Ready for the MACE? The Mining and Analysis Continuum of Explaining uncovered,
Research Report RR-10-02, Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz DFKI GmbH, 2010, ISSN 0946-008X.
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 19 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
39. Mining and Analysis Continuum of Explaining
Privacy
Explanation Goals Kinds of explanation Level of Details Presentation styles
Conceptualisation Concept explanation
MACE
Transparency Why explanation
Justification How explanation
Relevance Purpose explanation
Learning Action explanation
Ontological knowledge
Instance knowledge Pattern knowledge Context knowledge
(Vocabulary)
Knowledge containers
Martin Atzmüller and Thomas Roth-Berghofer, Ready for the MACE? The Mining and Analysis Continuum of Explaining uncovered,
Research Report RR-10-02, Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz DFKI GmbH, 2010, ISSN 0946-008X.
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 19 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
40. Example 1: Semantic search
Roth-Berghofer, Th. and Forcher, B. Improving the understandability of semantic search explanations. Int. J. Knowledge
Engineering and Data Mining, 1(3):216–234, 2011.
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 20 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
41. Semantic search process
21
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
42. Semantic search process
21
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
43. Semantic search process
21
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
44. Medico project:
Annotate and Search with RadSem
Goal: Support medical doctors (esp. radiologists) in annotating and
searching for medical images (and text) with controlled vocabulary.
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 22 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
45. Medico project:
Annotate and Search with RadSem
Goal: Support medical doctors (esp. radiologists) in annotating and
searching for medical images (and text) with controlled vocabulary.
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 22 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
46. Medico project:
Annotate and Search with RadSem
Goal: Support medical doctors (esp. radiologists) in annotating and
searching for medical images (and text) with controlled vocabulary.
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 22 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
47. Medico project:
Annotate and Search with RadSem
Goal: Support medical doctors (esp. radiologists) in annotating and
searching for medical images (and text) with controlled vocabulary.
Acknowledgement: RadSem was part of the MEDICO project
(funded by BMWi in the research programme THESEUS)
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 22 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
48. Medico ontology hierarchy
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Freitag, 1. Juli 2011
49. Medico ontology hierarchy
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 23 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
50. Foundational Model
of Anatomy (FMA)
Developed and maintained by
Structural Informatics Group at
University of Washington
Contains more than
70.000 anatomical
entities (classes)
More than 1.5 million
relations between entities
Most comprehensive
human ontology
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 24 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
51. International Classification of
Diseases ICD-10
Established standard of WHO, but only available in semi-
structured formats
Formalisation approach: Crawler for online version of ICD-10
generates light-weight OWL ontology
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 25 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
53. „Region of
Interest“
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 26 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
54. „Region of
Interest“
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 26 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
55. „Region of
Interest“
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 26 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
56. „Region of
Interest“
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 26 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
57. Example search
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 27 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
58. Example search
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 27 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
59. Example search
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 27 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
60. Communication scenario
for RadSem
User model
Explainer Frequency classes
U
I
Semantic
Originator
FMA
Query extended with Search ICD-10
ontology concepts
Ranking based on
path length between
searched for and
found concept
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 28 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
61. Communication scenario
for RadSem
Dijkstra
algorithm
approximating
the semantic User model
search algorithm Explainer Frequency classes
U
I
Semantic
Originator
FMA
Query extended with Search ICD-10
ontology concepts
Ranking based on
path length between
searched for and
found concept
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 28 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
62. Reconstructive explanation
Explainer
Semantic
Originator
Search
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 29 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
63. Reconstructive explanation
Explainer
line of
reasoning
Semantic
Originator
Search
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 29 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
64. Reconstructive explanation
Explainer
line of
reasoning
Semantic
Originator
Search
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 29 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
65. Reconstructive explanation
Explainer
line of
explanation
line of
reasoning
Semantic
Originator
Search
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 29 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
66. Reconstructive explanation
Explainer
line of
explanation
line of
reasoning
Semantic
Originator
Search
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 29 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
67. Reconstructive explanation
Explainer
line of
explanation
line of
reasoning
Semantic
Originator
Search
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 29 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
68. „Bridge concepts“
Search
concept
Bridge
concepts
Annotation
concept
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 30 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
69. Predict understandability of term
Hypothesis: The degree of medical knowledge correlates
with frequency classes.
Relation between a word
and most frequent word of a text
corpus.
Frequency class
Definition: Let C be a text corpus and let f(t) denote the frequency
of a term t ∈ C. The frequency class c(t) of a term t ∈ C is defined
as , where t∗ denotes the most frequently
used term in C.
Examples: c(‘Brain‘) = c16, c(‘Encephalon‘) = c22
zu Eissen, S.M. and Stein, B. (2006) ‘Intrinsic plagiarism detection’, in ECIR, pp.565–569.
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 31 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
70. Users of RadSem
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 32 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
71. Users of RadSem
Medical IT specialists
Medical doctors
Patients and Citizens
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 32 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
72. When do RadSem users
need explanations?
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 33 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
73. When do RadSem users
need explanations?
Test whether the Search Engine works correctly.
Test whether the ontologies are correctly
modelled.
Medical IT specialists
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 33 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
74. When do RadSem users
need explanations?
Test whether the Search Engine works correctly.
Test whether the ontologies are correctly
modelled.
Medical IT specialists
Learn about the medical domain.
Justify results in order to increase trust.
Learn how to use the engine
concerning ontologies.
Patients and Citizens
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 33 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
75. Even doctors have the need for
explanations from time to time!
Reassurance:
Activate passive knowledge.
Medical doctors
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 34 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
76. Example 2: myCBR
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 35 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
77. Open-source case-based reasoning tool
Main features (Version 3.x):
Easy import of raw data (csv-files)
GUIs for modelling knowledge-intensive similarity measures
Similarity-based retrieval functionality
myCBR Software Development Kit (SDK) for easy integration
with other systems
Built-in explanation capabilities
More information and download: http://mycbr-project.net
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 36 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
78. Case-Based Reasoning (CBR) is a
problem solving approach.
In short: New problems are
solved based on the
solutions of similar past
problems.
Basic assumption:
Similar problems have similar
solutions.
Agnar Aamodt and Enric Plaza. Case-based reasoning: Foundational issues, methodological
variations, and system approaches. AI Communications, 7(1):39–59, 1994.
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie Stiftung Universität Hildesheim
37
Freitag, 1. Juli 2011
79. How do you compare cars?
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 38 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
80. How do you compare cars?
Body
Model
Color
Mileage
Manufacturer
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 38 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
84. Local similarity measure
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 40 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
85. Global similarity measure
Feature match: local
similarity measures
Class similarity:
aggregate local
similarities
Weighted sum
Maximum
Minimum
Euclidian distance
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 41 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
86. Global similarity measure
Feature match: local
similarity measures
Class similarity:
aggregate local
similarities
Weighted sum
Maximum
Minimum
Euclidian distance
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 41 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
87. Important attributes
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 42 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
88. Searching for a car
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Freitag, 1. Juli 2011
89. Searching for a car
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Freitag, 1. Juli 2011
90. Searching for a car
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Freitag, 1. Juli 2011
91. Searching for a car
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Freitag, 1. Juli 2011
92. Searching for a car
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Freitag, 1. Juli 2011
93. Concept explanations
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Freitag, 1. Juli 2011
96. ➡ Concept explanations provide links
to known concepts.
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Freitag, 1. Juli 2011
97. ➡ Concept explanations provide links
to known concepts.
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 45 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
98. ➡ Concept explanations provide links
to known concepts.
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 45 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
99. ➡ Concept explanations provide links
to known concepts.
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 45 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
100. ➡ Concept explanations provide links
to known concepts.
➡ Action explanations provide
information about the similarity
calculation process.
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Freitag, 1. Juli 2011
101. Mining and Analysis Continuum of Explaining
MACE
Martin Atzmüller and Thomas Roth-Berghofer, Ready for the MACE? The Mining and Analysis Continuum of Explaining uncovered,
Research Report RR-10-02, Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz DFKI GmbH, 2010, ISSN 0946-008X.
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Freitag, 1. Juli 2011
102. Mining and Analysis Continuum of Explaining
Explanation Goals
Conceptualisation
MACE
Transparency
Justification
Relevance
Learning
Martin Atzmüller and Thomas Roth-Berghofer, Ready for the MACE? The Mining and Analysis Continuum of Explaining uncovered,
Research Report RR-10-02, Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz DFKI GmbH, 2010, ISSN 0946-008X.
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103. Mining and Analysis Continuum of Explaining
Explanation Goals Kinds of explanation
Conceptualisation Concept explanation
MACE
Transparency Why explanation
Justification How explanation
Relevance Purpose explanation
Learning Action explanation
Martin Atzmüller and Thomas Roth-Berghofer, Ready for the MACE? The Mining and Analysis Continuum of Explaining uncovered,
Research Report RR-10-02, Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz DFKI GmbH, 2010, ISSN 0946-008X.
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104. Mining and Analysis Continuum of Explaining
Explanation Goals Kinds of explanation Level of Details
Conceptualisation Concept explanation
MACE
Transparency Why explanation
Justification How explanation
Relevance Purpose explanation
Learning Action explanation
Martin Atzmüller and Thomas Roth-Berghofer, Ready for the MACE? The Mining and Analysis Continuum of Explaining uncovered,
Research Report RR-10-02, Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz DFKI GmbH, 2010, ISSN 0946-008X.
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Freitag, 1. Juli 2011
105. Mining and Analysis Continuum of Explaining
Explanation Goals Kinds of explanation Level of Details Presentation styles
Conceptualisation Concept explanation
MACE
Transparency Why explanation
Justification How explanation
Relevance Purpose explanation
Learning Action explanation
Martin Atzmüller and Thomas Roth-Berghofer, Ready for the MACE? The Mining and Analysis Continuum of Explaining uncovered,
Research Report RR-10-02, Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz DFKI GmbH, 2010, ISSN 0946-008X.
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Freitag, 1. Juli 2011
106. Mining and Analysis Continuum of Explaining
Explanation Goals Kinds of explanation Level of Details Presentation styles
Conceptualisation Concept explanation
MACE
Transparency Why explanation
Justification How explanation
Relevance Purpose explanation
Learning Action explanation
Knowledge containers
Martin Atzmüller and Thomas Roth-Berghofer, Ready for the MACE? The Mining and Analysis Continuum of Explaining uncovered,
Research Report RR-10-02, Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz DFKI GmbH, 2010, ISSN 0946-008X.
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 46 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
107. Mining and Analysis Continuum of Explaining
Explanation Goals Kinds of explanation Level of Details Presentation styles
Conceptualisation Concept explanation
MACE
Transparency Why explanation
Justification How explanation
Relevance Purpose explanation
Learning Action explanation
Ontological knowledge
Instance knowledge Pattern knowledge Context knowledge
(Vocabulary)
Knowledge containers
Martin Atzmüller and Thomas Roth-Berghofer, Ready for the MACE? The Mining and Analysis Continuum of Explaining uncovered,
Research Report RR-10-02, Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz DFKI GmbH, 2010, ISSN 0946-008X.
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 46 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
108. Mining and Analysis Continuum of Explaining
Privacy
Explanation Goals Kinds of explanation Level of Details Presentation styles
Conceptualisation Concept explanation
MACE
Transparency Why explanation
Justification How explanation
Relevance Purpose explanation
Learning Action explanation
Ontological knowledge
Instance knowledge Pattern knowledge Context knowledge
(Vocabulary)
Knowledge containers
Martin Atzmüller and Thomas Roth-Berghofer, Ready for the MACE? The Mining and Analysis Continuum of Explaining uncovered,
Research Report RR-10-02, Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz DFKI GmbH, 2010, ISSN 0946-008X.
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 46 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
109. Take home message
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 47 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
110. Take home message
Explanation-aware Computing is a
user-centred way of looking at
software design and development.
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 47 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
111. Take home message
Explanation-aware Computing is a
user-centred way of looking at U
Explainer
software design and development. I
Originator
An ExaCt system consists of
explainer and originator with
different but overlapping
knowledge bases.
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Freitag, 1. Juli 2011
112. Take home message
Explanation-aware Computing is a
user-centred way of looking at U
Explainer
software design and development. I
Originator
An ExaCt system consists of
explainer and originator with
different but overlapping
knowledge bases.
The annotation and search tool
RadSem and myCBR are
examples of such ExaCt design.
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Freitag, 1. Juli 2011
113. Take home message
Explanation-aware Computing is a
user-centred way of looking at U
Explainer
software design and development. I
Originator
An ExaCt system consists of
explainer and originator with
different but overlapping
knowledge bases.
The annotation and search tool
RadSem and myCBR are
examples of such ExaCt design.
More resources and slides:
http://on-explanation.net
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 47 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
114. Explanation-aware
Computing: A new
software paradigm?
Dr. Thomas Roth-Berghofer
University of Hildesheim, Germany
Erklärungsfähige
Softwaresysteme Kassel, Germany, 30 June 2011
Freitag, 1. Juli 2011
115. Workshop series
„Explanation-aware Computing“
ICJAI-11 workshop, Barcelona, Spain,
July 2011, http://exact2011.workshop.hm
ECAI-10 workshop, Lisbon, Portugal, July 2010,
http://exact2010.workshop.hm
IJCAI-09 workshop, Pasadena, California, USA
July 2009, http://exact2009.workshop.hm
ECAI-08 workshop, Patras, Greece, July 2008,
http://exact2008.workshop.hm
AAAI-07 workshop, Vancouver, Canada, July 2007,
http://exact2007.workshop.hm
AAAI Fall Symposium, Washington, DC, USA, November
2005, http://exact2005.workshop.hm
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 49 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
116. http://on-explanation.net
AG Erklärungsfähige Softwaresysteme Universität Kassel — 2011-06-30 Folie 50 Stiftung Universität Hildesheim
Freitag, 1. Juli 2011
117. http://on-explanation.net
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Freitag, 1. Juli 2011