Enhancing the decision-support capabilities of interactive multiobjective optimization with explainability

Monet päätöksenteko-ongelmat edellyttävät usein ristiriitaisten kriteerien tasapainottelua. Nämä ongelmat voidaan mallintaa monitavoiteoptimointiongelmina, joissa tavoitefunktiot kuvaavat kriteerejä. Näissä ongelmassa on useita optimaalisia ratkaisuehdokkaita, joita ei voida järjestää paremmuusjärjestykseen ilman asiantuntijan, eli päätöksentekijän, panosta. Erilaisia monitavoiteoptimointimenetelmiä, jotka hyödyntävät päätöksentekijän mieltymyksiä, voidaan käyttää paatoksenteontukena lupaavien ratkaisuehdokkaiden tunnistamisessa. Interaktiiviset monitavoiteoptimointimenetelmät ovat erityisen hyödyllisiä, silla niissä päätöksentekijä on osa ratkaisuprosessia, mikä sallii heidän ilmaista iteratiivisesti mieltymyksiään ja tarkastella ratkaisuja, kunnes tyydyttävä ratkaisu on löytynyt. Interaktiiviset menetelmät tukevat kuitenkin harvoin päätöksentekijää mieltymysten ilmaisemisessa ja optimaalisten ratkaisujen ymmärtämisessä. Tässä väitöskirjassa tutkitaan miten selitettävyys, joka on konsepti tekoälyn alalta, voisi vastata tähän tuen puutteeseen ja parantaa interaktiivisten menetelmien tarjoamaa tukea. Selitettävyys voi tehdä monimutkaisista järjestelmistä ymmärrettävämpiä. Väitöskirjassa tutkitaan miten selitettävyys voi parantaa interaktiivisia menetelmiä tekemällä niistä helpommin sovellettavia ja ymmärrettäviä päätöksentekijöille. Väitöskirjassa esitellään kolme uutta interaktiivista menetelmää, jotka hyödyntävät selitettävyyttä. R-XIMO-menetelmä tukee päätöksentekijöitä mieltymysten ilmaisemisessa ja ymmärtämään miten ne ovat vaikuttaneet laskettuihin ratkaisuihin. INFRINGER-menetelmä käyttää selitettäviä saantopohjaisia malleja päätöksentekijän mieltymysten selvittämiseen ja mallintamiseen. XLEMOO-menetelmä käyttää saantopohjaisia malleja selittämään niiden ratkaisuehdokkaiden ominaisuuksia, jotka vastaavat päätöksentekijän mieltymyksiä. Myös väitöskirjan aikana kehitettyä avoimen lähdekoodin DESDEO-ohjelmistokehystä käsitellään, silla se on mahdollistanut esiteltyjen menetelmien kehittämisen. Tämä väitöskirja luo perustan uudelle selitettävän interaktiivisen monitavoiteoptimoinnin tutkimusalalle. Esitellyt menetelmät ovat vapaasti saatavilla jatkotutkimusta ja käytännön sovelluksia varten. Tehostamalla interaktiivisia menetelmiä selitettävyydellä, tämä uusi tutkimusala voi johtaa läpinäkyvämpiin ja perustellumpiin paatoksenteon tukityokaluihin monissa erilaisissa päätöksenteko-ongelmissa, joissa tuetaan päätöksentekijää ristiriitaisten tavoitefunktioiden tasapainottelussa heidän mieltymyksiään hyödyntäen.