Explicabilité des modèles d'apprentissage automatique : de l'adaptabilité des données à la perception de l'utilisateur

Explainability for machine learning models : from data adaptability to user perception

• Auteur / Autrice : Julien Delaunay
• Direction : Christine Largouët, Luis Galárraga Del Prado
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 20/12/2023
• Etablissement(s) : Université de Rennes (2023-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes ; 2022-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de recherche en informatique et en automatique (France). Unité de recherche (Rennes, Bretagne-Atlantique) - LACODAM
• Jury : Président / Présidente : Élisa Fromont
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Marquis, Katrien Verbert, Niels Van Berkel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Jeanne Lesot, Andrea Passerini

Mots clés

Mots clés contrôlés

Apprentissage basé sur l'explication

Mots clés libres

Explicabilité

Interprétabilité

Interaction Homme-Machine

Explainability

Interpretability

Human-Computer Interaction

Résumé

Cette thèse se concentre sur la génération d'explications locales pour les modèles de machine learning déjà déployés, en recherchant les conditions optimales pour des explications pertinentes, prenant en compte à la fois les données et les besoins de l'utilisateur. L'objectif principal est de développer des méthodes produisant des explications pour n'importe quel modèle de prédiction, tout en veillant à ce que ces explications demeurent à la fois fidèles au modèle sous-jacent et compréhensibles par les utilisateurs qui les reçoivent. La thèse est divisée en deux parties. Dans la première, on améliore une méthode d'explication basée sur des règles. On introduit ensuite une approche pour évaluer l'adéquation des explications linéaires pour approximer un modèle à expliquer. Enfin, cette partie présente une expérimentation comparative entre deux familles de méthodes d'explication contrefactuelles, dans le but d'analyser les avantages de l'une par rapport à l'autre. La deuxième partie se concentre sur des expériences utilisateurs évaluant l'impact de trois méthodes d'explication et de deux représentations différentes. Ces expériences mesurent la perception en termes de compréhension et de confiance des utilisateurs en fonction des explications et de leurs représentations. L'ensemble de ces travaux contribue à une meilleure compréhension de la génération d'explications pour les modèles de machine learning, avec des implications potentielles pour l'amélioration de la transparence, de la confiance et de l'utilisabilité des systèmes d'IA déployés.

This thesis explores the generation of local explanations for already deployed machine learning models, aiming to identify optimal conditions for producing meaningful explanations considering both data and user requirements. The primary goal is to develop methods for generating explanations for any model while ensuring that these explanations remain faithful to the underlying model and comprehensible to the users. The thesis is divided into two parts. The first enhances a widely used rule-based explanation method to improve the quality of explanations. It then introduces a novel approach for evaluating the suitability of linear explanations to approximate a model. Additionally, it conducts a comparative experiment between two families of counterfactual explanation methods to analyze the advantages of one over the other. The second part focuses on user experiments to assess the impact of three explanation methods and two distinct representations. These experiments measure how users perceive their interaction with the model in terms of understanding and trust, depending on the explanations and representations. This research contributes to a better explanation generation, with potential implications for enhancing the transparency, trustworthiness, and usability of deployed AI systems.