Reciprocal Explanations: An Explanation Technique for Human-AI Partnership in Design Ideation

Abstract

Advancements in creative artificial intelligence (AI) are leading to systems that can actively work together with designers in tasks such as ideation, i.e. the creation, development, and communication of ideas. In human group work, making suggestions and explaining the reasoning behind them as well as comprehending other group member’s explanations aids reflection, trust, alignment of goals and inspiration through diverse perspectives. Despite their ability to inspire through independent suggestions, state-of-the-art creative AI systems do not leverage these advantages of group work due to missing or one-sided explanations. For other use cases, AI systems that explain their reasoning are already gathering wide research interest. However, there is a knowledge gap on the effects of explanations on creativity. Furthermore, it is unknown whether a user can benefit from also explaining their contributions to an AI system. This thesis investigates whether reciprocal explanations, a novel technique which combines explanations from and to an AI system, improve the designers' and AI's joint exploration of ideas. I integrated reciprocal explanations into an AI aided tool for moodboard design, a common method for ideation. In our implementation, the AI system uses text to explain which features of its suggestions match or complement the current moodboard. Occasionally, it asks for user explanations providing several options for answers that it reacts to by aligning its strategy. A study was conducted with 16 professional designers who used the tool to create moodboards followed by presentations and semi-structured interviews. The study emphasized a need for explanations that make the principles of the system transparent and showed that alignment of goals motivated participants to provide explanations to the system. Also, enabling users to explain their contributions to the AI system facilitated reflection on their own reasons.

Framsteg inom kreativ artificiell intelligens (AI) har lett till system som aktivt kan samarbeta med designers under idéutformningsprocessen, dvs vid skapande, utveckling och kommunikation av idéer. I grupparbete är det viktigt att kunna göra förslag och förklara resonemanget bakom dem, samt förstå de andra gruppmedlemmarnas resonemang. Detta ökar reflektionsförmågan och förtroende hos medlemmarna, samt underlättar sammanjämkning av mål och ger inspiration genom att höra olika perspektiv. Trots att system, baserade på kreativ artificiell intelligens, har förmågan att inspirera genom sina oberoende förslag, utnyttjar de allra senaste kreativa AI-systemen inte dessa fördelar för att facilitera grupparbete. Detta är på grund av AI-systemens bristfälliga förmåga att resonera över sina förslag. Resonemangen är ofta ensidiga, eller saknas totalt. AI-system som kan förklara sina resonemang är redan ett stort forskningsintresse inom många användningsområden. Dock finns det brist på kunskap om AI-systemens påverkan på den kreativa processen. Dessutom är det okänt om en användare verkligen kan dra nytta av möjligheten att kunna förklara sina designbeslut till ett AI-system.

Denna avhandling undersöker om ömsesidiga förklaringar, en ny teknik som kombinerar förklaringar från och till ett AI system, kan förbättra designerns och AI:s samarbete under utforskningen av idéer. Jag integrerade ömsesidiga förklaringar i ett AI-hjälpmedel som underlättar skapandet av stämningsplank (eng. moodboard), som är en vanlig metod för konceptutveckling. I vår implementering använder AI-systemet textbeskrivningar för att förklara vilka delar av dess förslag som matchar eller kompletterar det nuvarande stämningsplanket. Ibland ber den användaren ge förklaringar, så den kan anpassa sin förslagsstrategi efter användarens önskemål.

Vi genomförde en studie med 16 professionella designers som använde verktyget för att skapa stämningsplank. Feedback samlades genom presentationer och semistrukturerade intervjuer. Studien betonade behovet av förklaringar och resonemang som gör principerna bakom AI-systemet transparenta för användaren. Höjd sammanjämkning mellan användarens och systemets mål motiverade deltagarna att ge förklaringar till systemet. Genom att göra det möjligt för användare att förklara sina designbeslut för AI-systemet, förbättrades också användarens reflektionsförmåga över sina val.