説明可能AI(XAI)とは

せつめいかのうエーアイexplainable artificial intelligence略語 XAI別名 説明可能AI、XAI、説明可能なAI、Explainable AI

1行定義

説明可能AI(XAI)とは、AIが予測や判断に至った根拠や理由を、人が理解できる形で示すための技術や研究分野のことです。

くわしく

説明可能AI(XAI:Explainable AI)は、AIがなぜその予測や判断をしたのかを、人が理解できる形で示すための技術や研究の総称です。

なぜ必要か

ディープラーニングのモデルは、膨大な数のパラメータが複雑に組み合わさって判断します。入力と出力はわかっても、途中で何が起きたかを人は読み取れません。これをブラックボックス問題といいます。

融資の審査や医療の診断のように、結果が人に大きな影響を与える場面では、根拠を説明できなければ、関係者が判断を信頼したり誤りに気づいたりできません。また、テストでの精度が高くても、データの偏りや無関係な手がかりに頼っている場合があります。根拠を確かめることは、こうした問題を見つける手段にもなります。

手法の分け方

まず、決定木や線形回帰のような、構造から判断の過程を読み取れるモデルを選ぶ方法があります。もう1つは、複雑なモデルに後から説明を付ける方法です。後者には、1件の予測を説明する局所的な手法と、モデル全体の傾向を説明する大域的な手法があります。

  • LIME:説明したい1件の周辺を、単純なモデルで近似して説明します(局所的)。
  • SHAP:協力ゲーム理論のシャープレイ値で、各特徴量の貢献度を求めます。1件ごとの説明を集めて全体の傾向も見られます。
  • Permutation Importance:特徴量の値を並べ替えたときの精度の低下から、重要度を測ります(大域的)。
  • CAM・Grad-CAM:画像のどこに注目したかを、ヒートマップで示します。

社会との関係

XAIは、AI倫理で重視される透明性やアカウンタビリティ(説明責任)を、技術の面から支えます。

覚え方

「答えだけでなく、途中式も見せるAI」と覚えます。

G検定での出題

ブラックボックス化が問題になる理由、LIME・SHAP・Permutation Importance・Grad-CAMなどの手法の特徴と使い分け、法律・倫理分野の透明性や説明可能性との結び付きが問われます。

シラバスでは「説明可能AI(XAI)」と表記されています。

◯×チェック

  1. 決定木や線形回帰のように、構造そのものから判断の過程を読み取りやすいモデルを選ぶことも、説明可能性を高める方法の1つである。

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    答え ◯ 正しい

    XAIには、もともと解釈しやすいモデルを選ぶ方法と、複雑なモデルに後から説明を付ける方法があります。精度とのバランスを考えて選びます。

  2. XAIは、モデルの予測精度を高めることを主な目的とした技術であり、説明の分かりやすさは副次的なものである。

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    答え × 誤り

    XAIの主な目的は、判断の根拠を人が理解し、適切に信頼したり誤りに気づいたりできるようにすることです。説明を付けても精度が上がるとは限りません。

  3. 米国のDARPAは、高い予測性能を保ちながら、人が理解し適切に信頼できるAIを目指して、XAIの研究プログラムを実施した。

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    答え ◯ 正しい

    XAIという言葉が広まるきっかけの1つとなったプログラムです。説明可能なモデルと、説明を人に伝えるインターフェースの両方を研究しました。

練習問題

説明可能AI(XAI)の問題(9問)
  1. 知識獲得のボトルネックと機械学習
  2. 説明可能AIの代表的手法
  3. Grad-CAMによるモデルの検証
  4. SHAP値の加法性
  5. 要件に合う説明手法の選択
  6. AIの透明性を支える概念
  7. 解釈しやすいモデルの選択
  8. 透明性・説明可能性・アカウンタビリティ
  9. 再現性とトレーサビリティ

AIで作成 人による確認:未 誤りを報告

出典と作成について

作成:ウカトレ編集部(AIで作成し、別のAIが一次資料と照合。手順は編集方針)

公開日: 最終更新日: 最終確認日:

対応シラバス:シラバス第1.4版 技術33

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