This paper was studied abouta technology for detecting damage to temporary works equipment used in construction sites with explainable artificial intelligence (XAI). Temporary works equipment is mostly composed of steel or aluminum, and it is reused several times due to the characters of the materials in temporary works equipment. However, it sometimes causes accidents at construction sites by using low or decreased quality of temporary works equipment because the regulation and restriction of reuse in them is not strict. Currently, safety rules such as related government laws, standards, and regulations for quality control of temporary works equipment have not been established. Additionally, the inspection results were often different according to the inspector's level of training. To overcome these limitations, a method based with AI and image processing technology was developed. In addition, it was devised by applying explainableartificial intelligence (XAI) technology so that the inspector makes more exact decision with resultsin damage detect with image analysis by the XAI which is a developed AI model for analysis of temporary works equipment. In the experiments, temporary works equipment was photographed with a 4k-quality camera, and the learned artificial intelligence model was trained with 610 labelingdata, and the accuracy was tested by analyzing the image recording data of temporary works equipment. As a result, the accuracy of damage detect by the XAI was 95.0% for the training dataset, 92.0% for the validation dataset, and 90.0% for the test dataset. This was shown aboutthe reliability of the performance of the developed artificial intelligence. It was verified for usability of explainable artificial intelligence to detect damage in temporary works equipment by the experiments. However, to improve the level of commercial software, the XAI need to be trained more by real data set and the ability to detect damage has to be kept or increased when the real data set is applied.
Since the growing interest in surrogate modeling, there has been continuous research aimed at simulating nonlinear chemical processes using data-driven machine learning. However, the opaque nature of machine learning models, which limits their interpretability, poses a challenge for their practical application in industry. Therefore, this study aims to analyze chemical processes using Explainable Artificial Intelligence (XAI), a concept that improves interpretability while ensuring model accuracy. While conventional sensitivity analysis of chemical processes has been limited to calculating and ranking the sensitivity indices of variables, we propose a methodology that utilizes XAI to not only perform global and local sensitivity analysis, but also examine the interactions among variables to gain physical insights from the data. For the ammonia synthesis process, which is the target process of the case study, we set the temperature of the preheater leading to the first reactor and the split ratio of the cold shot to the three reactors as process variables. By integrating Matlab and Aspen Plus, we obtained data on ammonia production and the maximum temperatures of the three reactors while systematically varying the process variables. We then trained tree-based models and performed sensitivity analysis using the SHAP technique, one of the XAI methods, on the most accurate model. The global sensitivity analysis showed that the preheater temperature had the greatest effect, and the local sensitivity analysis provided insights for defining the ranges of process variables to improve productivity and prevent overheating. By constructing alternative models for chemical processes and using XAI for sensitivity analysis, this work contributes to providing both quantitative and qualitative feedback for process optimization.
Journal of Information Technology Applications and Management
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v.30
no.1
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pp.53-70
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2023
Artificial intelligence has become familiar with modern society, not the distant future. As artificial intelligence and machine learning developed more highly and became more complicated, it became difficult for people to grasp its structure and the basis for decision-making. It is because machine learning only shows results, not the whole processes. As artificial intelligence developed and became more common, people wanted the explanation which could provide them the trust on artificial intelligence. This study recognized the necessity and importance of explainable artificial intelligence, XAI, and examined the trends of XAI research by analyzing social networks and analyzing topics with IEEE published from 2004, when the concept of artificial intelligence was defined, to 2022. Through social network analysis, the overall pattern of nodes can be found in a large number of documents and the connection between keywords shows the meaning of the relationship structure, and topic modeling can identify more objective topics by extracting keywords from unstructured data and setting topics. Both analysis methods are suitable for trend analysis. As a result of the analysis, it was found that XAI's application is gradually expanding in various fields as well as machine learning and deep learning.
Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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2023.11a
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pp.479-480
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2023
생성형 인공지능은 학습의 기준을 파악하기 어려운 모델이다. 그 중 DCGAN을 분석하여 판별자를 통해 생성자의 학습 기준을 판단할 수 있는 하나의 방법을 제안하고자 한다. 그 과정에서 XAI 기법인 Grad-CAM을 활용하여 학습 시에 모델이 중요시하는 부분을 분석하여 적합한 학습과 학습에 적합하지 않은 데이터를 분석하는 방법을 소개하고자 한다.
Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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2022.11a
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pp.405-407
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2022
4차 산업 시대가 도래하며 인공지능이 비약적으로 발전함에 따라, 인공지능은 다양한 산업 분야에 도입되어 업무의 효율성을 높이고 인류 발전에 중요한 역할을 하고 있다. 그러나 사회 전반에 걸쳐 인공지능의 역할이 커질수록 인공지능의 오판단, 오작동으로 인한 문제 또한 크게 작용한다. 따라서 인공지능 모델의 판단, 행동에 대한 신뢰성을 확보하기 위해 XAI 기술의 중요성이 크게 대두되었다. 본 논문에서는 이러한 XAI 기술에 대한 동향을 조사, 분석한다.
Min Hyeok Son;Nam Hun Kim;Hyeon Ji Lee;Do Yeon Kim
Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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2023.11a
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pp.924-925
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2023
본 연구는 최근 기계학습 모델의 복잡성 증가와 '블랙 박스'로 인식된 머신러닝 모델의 해석 문제에 주목하였다. 이를 해결하기 위해, AutoML 기술을 사용하여 효율적으로 최적의 모델을 탐색하고, XAI 기법을 도입하여 모델의 예측 과정에 대한 투명성을 확보하려 하였다. XAI 기법을 도입한 방식은 전통적인 방법에 비해 뛰어난 해석력을 제공하며, 사용자가 머신러닝 모델의 예측 근거와 그 타당성을 명확히 이해할 수 있음을 확인하였다.
Purpose The purpose of this study is to enhance the accuracy score of personal credit scoring using the convolutional neural networks and secure the transparency of the deep learning model using eXplainalbe Artifical Inteligence(XAI) technique. Design/methodology/approach This study built a classification model by using the convolutional neural networks(CNN) and applied a methodology that is transformation of numerical data to imaged data to apply CNN on personal credit data. Then layer-wise relevance propagation(LRP) was applied to model we constructed to find what variables are more influenced to the output value. Findings According to the empirical analysis result, this study confirmed that accuracy score by model using CNN is highest among other models using logistic regression, neural networks, and support vector machines. In addition, With the LRP that is one of the technique of XAI, variables that have a great influence on calculating the output value for each observation could be found.
Artificial intelligence (AI) has been studied in various fields of medical imaging. Currently, top-notch deep learning (DL) techniques have led to high diagnostic accuracy and fast computation. However, they are rarely used in real clinical practices because of a lack of reliability concerning their results. Most DL models can achieve high performance by extracting features from large volumes of data. However, increasing model complexity and nonlinearity turn such models into black boxes that are seldom accessible, interpretable, and transparent. As a result, scientific interest in the field of explainable artificial intelligence (XAI) is gradually emerging. This study aims to review diverse XAI approaches currently exploited in medical imaging. We identify the concepts of the methods, introduce studies applying them to imaging modalities such as computational tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), and endoscopy, and lastly discuss limitations and challenges faced by XAI for future studies.
Ji-Soo Hong;Yong-Min Hong;Seung-Yong Oh;Tae-Ho Kang;Hyeon-Jeong Lee;Sung-Woo Kang
Journal of Korean Society for Quality Management
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v.51
no.1
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pp.55-65
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2023
Purpose: The purpose of this study is to propose an optimization process to improve product yield in the process using process data. Recently, research for low-cost and high-efficiency production in the manufacturing process using machine learning or deep learning has continued. Therefore, this study derives major variables that affect product defects in the manufacturing process using eXplainable Artificial Intelligence(XAI) method. After that, the optimal range of the variables is presented to propose a methodology for improving product yield. Methods: This study is conducted using the injection molding machine AI dataset released on the Korea AI Manufacturing Platform(KAMP) organized by KAIST. Using the XAI-based SHAP method, major variables affecting product defects are extracted from each process data. XGBoost and LightGBM were used as learning algorithms, 5-6 variables are extracted as the main process variables for the injection process. Subsequently, the optimal control range of each process variable is presented using the ICE method. Finally, the product yield improvement methodology of this study is proposed through a validation process using Test Data. Results: The results of this study are as follows. In the injection process data, it was confirmed that XGBoost had an improvement defect rate of 0.21% and LightGBM had an improvement defect rate of 0.29%, which were improved by 0.79%p and 0.71%p, respectively, compared to the existing defect rate of 1.00%. Conclusion: This study is a case study. A research methodology was proposed in the injection process, and it was confirmed that the product yield was improved through verification.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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