Recent advances in machine learning have led to growing interest in Explainable AI (xAI) to enable humans to gain insight into the decision-making of machine learning models. Despite this recent interest, the utility of xAI techniques has not yet been characterized in human-machine teaming. Importantly, xAI offers the promise of enhancing team situational awareness (SA) and shared mental model development, which are the key characteristics of effective human-machine teams. Rapidly developing such mental models is especially critical in ad hoc human-machine teaming, where agents do not have a priori knowledge of others' decision-making strategies. In this paper, we present two novel human-subject experiments quantifying the benefits of deploying xAI techniques within a human-machine teaming scenario. First, we show that xAI techniques can support SA ($p<0.05)$. Second, we examine how different SA levels induced via a collaborative AI policy abstraction affect ad hoc human-machine teaming performance. Importantly, we find that the benefits of xAI are not universal, as there is a strong dependence on the composition of the human-machine team. Novices benefit from xAI providing increased SA ($p<0.05$) but are susceptible to cognitive overhead ($p<0.05$). On the other hand, expert performance degrades with the addition of xAI-based support ($p<0.05$), indicating that the cost of paying attention to the xAI outweighs the benefits obtained from being provided additional information to enhance SA. Our results demonstrate that researchers must deliberately design and deploy the right xAI techniques in the right scenario by carefully considering human-machine team composition and how the xAI method augments SA.


翻译:机器学习方面最近的进展导致人们日益关注可解释的AI(xAI),使人类能够深入了解机器学习模式的决策。尽管最近人们对此感兴趣,但XAI技术的效用还没有在人机团队中体现出来。重要的是,xAI提供了提高团队情况认识(SA)和共享精神模式发展的前景,这是有效的人体机器团队的关键特征。迅速开发这种精神模型对于特设的人体机器团队尤为重要,因为代理人员对他人的决策战略没有事先了解。在本文件中,我们提出两个新的人体实验,对在人机团队中部署xAI技术的好处进行认真的量化。首先,我们表明,xAI技术可以支持SA(P < 0.05美元)。 其次,我们研究通过合作的AI政策抽象学带来的不同水平如何影响特设的人体机器团队业绩。重要的是,由于对人体机器团队的组成有着很强的依赖,因此,XAI的效益不是普遍性的。xVIA公司通过提供不断提高的机能成本,而SA(SA=0.0美元)提供不断提高的机能成本。xAI(SAI)提供不断提高的机能成本。

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