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TRR 318 - Constructing Explainability

Overview

In unserer digitalen Gesellschaft nehmen die algorithmischen Ansätze (wie das maschinelle Lernen) rasant an Komplexität zu. Diese erschwert es den Bürger:innen, die Assistenz nachzuvollziehen und die von Algorithmen vorgeschlagenen Entscheidungen zu akzeptieren. Als Antwort auf diese gesellschaftliche Herausforderung hat die Forschung begonnen, selbsterklärende Algorithmen zu entwickeln, die darauf abzielen, Erklärungen auf intelligente Weise bereitzustellen (XAI). Obwohl solche KI-Systeme, Menschen Erklärungen vermitteln können, ist ihre Interaktion stark eingeschränkt, da sie auf der (impliziten) Vorstellung aufbauen, Erklärungen würden ‚geliefert‘, d.h. Informationen nur bereitgestellt. Das Risiko eines solchen Paradigmas besteht darin, Erklärungen zu erzeugen, die nicht auf das Verständnis der Empfänger zugeschnitten sind—geschweige denn auf ihre Informationsbedürfnisse oder den gegebenen Kontext.Mit dem interdisziplinären Sonderforschungsbereich (TRR) stellen wir diese reduktionistische Sichtweise infrage und schlagen ein neues Paradigma der Ko-Konstruktion einer Erklärung vor, das zu neuartigen Formen der Interaktion mit Maschinen beitragen wird: Darin nimmt der Mensch aktiv an Erklärpraktiken teil, indem er das Ziel und den Prozess mitgestaltet. Unser Ansatz fördert die aktive Teilnahme der Menschen an soziotechnischen Systemen und erhöht so ihre Informationssouveränität. Da ein solcher innovativer Paradigmenwechsel einen interdisziplinären Ansatz erfordert, bringt unser vorgeschlagener TRR Linguist:innen, Psycholog:innen, Medienforscher:innen, Soziolog:innen, Ökonomen und Informatiker:innen zusammen, die davon überzeugt sind, dass die Erforschung der Mechanismen von Erklärbarkeit und Erklärungen das menschliche Verständnis in den Mittelpunkt stellen und dieses als Produkt einer kontextualisierten multimodalen Ko-Konstruktion betrachten muss.In unserem Ansatz werden wir den Erklärungsprozess als eine Interaktion modellieren, die sich im Verlauf der Zeit entfaltet und die Konstruktion des Erklärungsansatzes vorantreibt. Daher werden wir das Explanandum als dynamisches Produkt der Interaktion untersuchen. Dieser Ansatz wird die aktuelle Forschung (in der Informatik) erweitern und neue Antworten auf die oben genannte gesellschaftliche Herausforderung geben, indem er einen Beitrag leistet zur Entwicklung von: (i) einem multidisziplinären Verständnis vom Erklärungsprozess in enger Kopplung mit dem Prozess des Verstehens und den ihn modulierenden Kontextfaktoren, (ii) Computermodellen und komplexen KI-Systemen, die ihre Erklärung effizient für den Partner in einem aktuellen Kontext generieren, und (iii) einer Theorie der Erklärungen als soziale Praktiken, die die Erwartungen der Partner und ihre Rollen im kommunikativen Handeln berücksichtigt. Unsere Forschung wird die Grundlagen für erklärbare und verstehbaren KI-Systeme legen, die es den Bürger:innen eine aktive und kritische Teilnahme an einer digitalen Gesellschaft ermöglichen.

DFG-Verfahren Transregios

Laufende Projekte

A01 - Adaptive Erklärungsgenerierung (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Buhl, Heike M.Kopp, StefanRohlfing, Katharina)

A02 - Das Verständnis von Erklärungen überprüfen und beobachten (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Buschmeier, HendrikGrimminger, AngelaWagner, Petra)

A03 - Ko-Konstruktion von Erklärungen mit emotionaler Ausrichtung zwischen KI-Erklärer und menschlichem Adressaten (Teilprojektleiterinnen Thommes, KirstenWrede, Britta)

A04 - Integration des technischen Modells in das Partnermodell bei der Erklärung von digitalen Artefakten (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Buhl, Heike M.Kern, FriederikeSchulte, Carsten)

A05 - Kontextualisierte und online Parametrisierung der Aufmerksamkeit im Mensch-Roboter-Erklärdialog (Teilprojektleiterinnen Rohlfing, KatharinaScharlau, IngridWrede, Britta)

A06 - Ko-Konstruktion sozialer Signale des Verstehens für Inklusives Monitoring (Teilprojektleiterin Drimalla, Hanna)

B01 - Ein dialogbasierter Ansatz zur Erklärung von Modellen des maschinellen Lernen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Cimiano, PhilippEsposito, ElenaNgonga Ngomo, Axel-Cyrille)

B03 - Erkundung von Benutzern, Rollen und Erklärungen in realen Kontexten (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Horwath, IlonaMatzner, Tobias)

B05 - Ko-Konstruktion von Erklärbarkeit mit einem interaktiv lernenden Roboter (Teilprojektleiterin Vollmer, Anna-Lisa)

B06 - Ethik und Normativität der erklärbaren KI (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Alpsancar, Suzana; Matzner, Tobias)

C01 - Gesundes Misstrauen in Erklärungen (Teilprojektleiterinnen Hammer, BarbaraScharlau, Ingrid)

C02 - Interaktives Lernen von erklärbaren, situationsangepassten Entscheidungsmodellen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Hüllermeier, EykeThommes, Kirsten)

C03 - Interpretierbares maschinelles Lernen: Veränderung erklären (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Hammer, BarbaraHüllermeier, Eyke)

C04 - Metaphern als Mittel der Erklärung (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Scharlau, IngridWachsmuth, Henning)

C05 - Erstellen von Erklärungen in der kollaborativen Mensch-Maschine-Wissensexploration (Teilprojektleiter Cimiano, PhilippKopp, Stefan)

C06 - Technisch ermöglichtes Erklären von Sprecher-Eigenschaften (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Häb-Umbach, ReinholdWagner, Petra)

INF - Bewertung der Erklärungsqualität (Teilprojektleiter Cimiano, PhilippWachsmuth, Henning)

MGK - Integriertes Graduiertenkolleg (Teilprojektleiterin Scharlau, Ingrid)

Z - Verwaltungsprojekt (Teilprojektleiterin Rohlfing, Katharina)

Ö - Fragen zur erklärbaren Technik (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Horwath, IlonaSchulte, CarstenWrede, Britta)

Antragstellende Institution Universität Paderborn

Mitantragstellende Institution Universität Bielefeld

Beteiligte Hochschule Ludwig-Maximilians-Universität München

Sprecherin Professorin Dr. Katharina Rohlfing

Der von der DFG zum 01. Juli 2021 an den Universitäten Bielefeld und Paderborn neu eingerichtete Sonderforschungsbereich/Transregio „Constructing Explainability“ (TRR 318) beschäftigt sich mit der Fragestellung, wie Transparenz von algorithmischen Entscheidungen, insbesondere durch Black-Box Verfahren der modernen Künstlichen Intelligenz, hergestellt werden kann. Die zentrale Hypothese des TRR 318 ist, dass Erklärungen am effektivsten sind, wenn sie von Erklärer:in und Erklärungsempfänger:in gemeinsam ko-konstruiert werden. Die Mechanismen dieser Ko-Konstruktion werden in einem interdisziplinären Konsortium untersucht, um die Grundlagen für neue Paradigmen der Erklärungen in Mensch-Maschine-Interaktion zu schaffen und damit Menschen zur souveränen und informierten Entscheidungsfindung in Interaktion mit intelligenten Systemen zu befähigen. Der TRR ist in drei Bereiche gegliedert: A "Explaining", B "Social practice", C "Representing and computing explanations". Die Bereiche wiederum gliedern sich in interdisziplinäre Teilprojekte, an denen insgesamt 21 Projektleiter:innen aus der Linguistik, Psychologie, Medienwissenschaft, Soziologie, Wirtschaftswissenschaft und Informatik der Universitäten Bielefeld und Paderborn beteiligt sind.

Funding program

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation): TRR 318/1 2021 – 438445824

News

08.11.2023

On World Sci­ence Day: "Sci­ence com­mu­nic­a­tion is be­com­ing a more chal­len­ging task for re­search­ers"

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17.10.2023

Com­pre­hens­ible in­sights in­to AI re­search

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11.07.2023

Dis­sect­ing, un­der­stand­ing and ma­nip­u­lat­ing the hu­man voice

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Principal Investigators

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Prof. Dr. Reinhold Häb-Umbach

Communications Engineering / Heinz Nixdorf Institute

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Prof. Dr. Ingrid Scharlau

Kognitive Psychologie und Psychologiedidaktik

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Prof. Dr. Heike M. Buhl

Pädagogische Psychologie und Entwicklungspsychologie

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Prof. Dr. Katharina Rohlfing

Key research area Transformation and Education

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Dr. Angela Grimminger

Germanistische und Allgemeine Sprachwissenschaft

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Prof. Dr. Carsten Schulte

Didactics of Informatics

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Prof. Dr. Tobias Matzner

Transregional Collaborative Research Centre 318

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Prof. Dr. Axel-Cyrille Ngonga Ngomo

Transregional Collaborative Research Centre 318

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AOR. Dr. Ilona Horwath

Technik und Diversity

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Prof. Dr. Kirsten Thommes

Transregional Collaborative Research Centre 318

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Jun. Prof. Dr. Suzana Alpsancar

Applied ethics with a focus on technology ethics in the digital world

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Hendrik Buschmeier

Universität Bielefeld

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Philipp Cimiano

Universität Bielefeld

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Hanna Drimalla

Universität Bielefeld

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Elena Esposito

Universität Bielefeld

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Barbara Hammer

Universität Bielefeld

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Eyke Hüllermeier

Ludwig-Maximilians-Universität München

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Friederike Kern

Universität Bielefeld

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Stefan Kopp

Universität Bielefeld

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Anna-Lisa Vollmer

Universität Bielefeld

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Henning Wachsmuth

Universität Hannover

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Petra Wagner

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Britta Wrede

Universität Bielefeld

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Project Team

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Dr. Stefan Heindorf

Data Science Junior Research Group

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M.Sc. Leonie Nora Sieger

Transregional Collaborative Research Centre 318

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Cooperating Institutions

Universität Bielefeld

Cooperating Institution

Ludwig-Maximilians-Universität München

Cooperating Institution

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Publications

Vernakulärer Code oder die Geister, die der Algorithmus rief - digitale Schriftlichkeit im Kontext von sozialen Medienplattformen
C. Schulz, in: M. Bartelmus, A. Nebrig (Eds.), Digitale Schriftlichkeit – Progammieren, Prozessieren und Codieren von Schrift, 1st ed., transcript , Bielefeld, n.d.
Vom foto-sozialen Graph zum Story-Format: Über die Institutionalisierung sozialmedialer Infrastruktur aus dem Geiste der Fotografie
C. Schulz, in: A. Schürmann, K. Yacavone (Eds.), Die Fotografie und ihre Institutionen. Von der Lehrsammlung zum Bundesinstitut , 1st ed., Reimer Verlag, Berlin , n.d.
Beyond TreeSHAP: Efficient Computation of Any-Order Shapley Interactions for Tree Ensembles
M. Muschalik, F. Fumagalli, B. Hammer, E. Huellermeier, Proceedings of the AAAI Conference on Artificial Intelligence 38 (2024) 14388–14396.
Technology and Civic Virtue
W. Reijers, Philosophy & Technology 36 (2023).
RISE: an open-source architecture for interdisciplinary and reproducible human–robot interaction research
A. Groß, C. Schütze, M. Brandt, B. Wrede, B. Richter, Frontiers in Robotics and AI 10 (2023).
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