The advancement of machine learning (ML) models has led to the development of ML-based approaches to improve numerous software engineering tasks in software maintenance and evolution. Nevertheless, research indicates that despite their potential successes, ML models may not be employed in real-world scenarios because they often remain a black box to practitioners, lacking explainability in their reasoning. Recently, various rule-based model-agnostic Explainable AI (XAI) techniques, such as PyExplainer and LIME, have been employed to explain the predictions of ML models in software analytics tasks. This paper assesses the ability of these techniques (e.g., PyExplainer and LIME) to generate reliable and consistent explanations for ML models across various software analytics tasks, including Just-in-Time (JIT) defect prediction, clone detection, and the classification of useful code review comments. Our manual investigations find inconsistencies and anomalies in the explanations generated by these techniques. Therefore, we design a novel framework: Evaluation of Explainable AI (EvaluateXAI), along with granular-level evaluation metrics, to automatically assess the effectiveness of rule-based XAI techniques in generating reliable and consistent explanations for ML models in software analytics tasks. After conducting in-depth experiments involving seven state-of-the-art ML models trained on five datasets and six evaluation metrics, we find that none of the evaluation metrics reached 100\%, indicating the unreliability of the explanations generated by XAI techniques. Additionally, PyExplainer and LIME failed to provide consistent explanations for 86.11% and 77.78% of the experimental combinations, respectively. Therefore, our experimental findings emphasize the necessity for further research in XAI to produce reliable and consistent explanations for ML models in software analytics tasks.


翻译:机器学习(ML)模型的进步推动了基于ML的方法的发展,以改进软件维护与演化中的众多软件工程任务。然而,研究表明,尽管ML模型可能取得潜在成功,但由于其推理过程通常对实践者而言仍是黑箱、缺乏可解释性,它们可能无法在实际场景中得到应用。近年来,各种基于规则的模型无关可解释人工智能(XAI)技术(如PyExplainer和LIME)已被用于解释ML模型在软件分析任务中的预测。本文评估了这些技术(例如PyExplainer和LIME)为不同软件分析任务(包括即时(JIT)缺陷预测、克隆检测以及有用代码审查评论分类)中的ML模型生成可靠且一致解释的能力。我们的手动调查发现这些技术生成的解释存在不一致性和异常。因此,我们设计了一个新颖的框架:可解释人工智能评估框架(EvaluateXAI),以及细粒度评估指标,以自动评估基于规则的XAI技术在为软件分析任务中的ML模型生成可靠且一致解释方面的有效性。在进行了涉及基于五个数据集训练的七个最先进ML模型和六项评估指标的深入实验后,我们发现所有评估指标均未达到100%,这表明XAI技术生成的解释不可靠。此外,PyExplainer和LIME分别未能为86.11%和77.78%的实验组合提供一致的解释。因此,我们的实验结果强调了在XAI领域进一步研究的必要性,以期为软件分析任务中的ML模型生成可靠且一致的解释。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
16+阅读 · 2020年2月6日
VIP会员
最新内容
大语言模型平台在国防情报应用中的对比
专知会员服务
1+阅读 · 51分钟前
美海军“超配项目”
专知会员服务
1+阅读 · 今天2:13
《美陆军条例:陆军指挥政策(2026版)》
专知会员服务
10+阅读 · 4月21日
《军用自主人工智能系统的治理与安全》
专知会员服务
7+阅读 · 4月21日
《系统簇式多域作战规划范畴论框架》
专知会员服务
10+阅读 · 4月20日
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员