Uma arquitetura de referência para explicabilidade como serviço na saúde H-XAIaaS: Health - eXplainable Artificial Intelligence as a Service
| Ano de defesa: | 2024 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal da Paraíba
Brasil Informática Programa de Pós-Graduação em Informática UFPB |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37085 |
Resumo: | In recent decades, Artificial Intelligence (AI) through the latest Machine Learning tech- niques has impacted various fields, especially healthcare, due to its growing precision and efficiency. Predictive Machine Learning models are promising, but it is crucial that they are understandable and explainable to healthcare professionals, increasing their acceptance and trust. With the advancement of cloud tools, the offering of AI as a service (AIaaS) has grown, allowing organizations and ecosystems to benefit from machine learning in developing solutions. However, the ease of creating and deploying these cloud-based Machine Learning models raises issues of transparency and interpretability, particularly in domains sensitive to these aspects, such as healthcare, which demands integrity and compliance with ethical and regulatory principles. This research proposes a reference architecture based on the AIaaS paradigm to build cloud-based machine learning models, integrating explainability to improve clinical decision-making. The H-XAIaaS architecture aims to propose a reference architecture to enable explainability in AI as a service. To make the proposed architecture feasible, two case studies were implemented. The first case study involved tabular data, and the explainability techniques LIME, Anchor Rules, and counterfactual were used. The second case study involved image data and employed the LIME and Grad-CAM techniques. The proposed architecture proves promising in the con- text of creating machine learning models and their explanations concerning transparency and interpretability, which supports clinical decision-making processes. |
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Uma arquitetura de referência para explicabilidade como serviço na saúde H-XAIaaS: Health - eXplainable Artificial Intelligence as a ServiceInteligência artificial explicávelAprendizagem de máquinaSuporte à decisão clínica - SistemasArquitetura de referênciaXAISistemas explicáveis na saúdeExplicabilidadeAIaaSMachine learningExplainabilityArtificial intelligenceCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOIn recent decades, Artificial Intelligence (AI) through the latest Machine Learning tech- niques has impacted various fields, especially healthcare, due to its growing precision and efficiency. Predictive Machine Learning models are promising, but it is crucial that they are understandable and explainable to healthcare professionals, increasing their acceptance and trust. With the advancement of cloud tools, the offering of AI as a service (AIaaS) has grown, allowing organizations and ecosystems to benefit from machine learning in developing solutions. However, the ease of creating and deploying these cloud-based Machine Learning models raises issues of transparency and interpretability, particularly in domains sensitive to these aspects, such as healthcare, which demands integrity and compliance with ethical and regulatory principles. This research proposes a reference architecture based on the AIaaS paradigm to build cloud-based machine learning models, integrating explainability to improve clinical decision-making. The H-XAIaaS architecture aims to propose a reference architecture to enable explainability in AI as a service. To make the proposed architecture feasible, two case studies were implemented. The first case study involved tabular data, and the explainability techniques LIME, Anchor Rules, and counterfactual were used. The second case study involved image data and employed the LIME and Grad-CAM techniques. The proposed architecture proves promising in the con- text of creating machine learning models and their explanations concerning transparency and interpretability, which supports clinical decision-making processes.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESNas últimas décadas, a Inteligência Artificial (AI) por meio das mais recentes técnicas de Aprendizagem de Máquina tem impactado diversas áreas, especialmente a área da saúde, graças à sua crescente precisão e eficiência. Modelos preditivos de Aprendizagem de Máquina são promissores, mas é fundamental que sejam compreensíveis e explicáveis para os profissionais de saúde, aumentando sua aceitação e confiança. Com o avanço das ferramentas em nuvem, a oferta da IA como serviço (AIaaS) tem crescido, permitindo que organizações e ecossistemas se beneficiem do aprendizado de máquina para compor soluções. Contudo, a facilidade na criação e disponibilidade desses modelos de Aprendiza- gem de Máquina em nuvem traz à tona questões de transparência e interpretabilidade, principalmente em domínios sensíveis a esses aspectos como o domínio da saúde, que exige integridade e conformidade com princípios éticos e regulatórios. Esta pesquisa propõe uma arquitetura de referência baseada no paradigma AIaaS para construir modelos de aprendizado de máquina em nuvem, integrando explicabilidade para melhorar a tomada de decisões clínicas. A arquitetura HX-AIaaS visa propor uma arquitetura de referência para viabilizar explicabilidade em IA como serviço. Para viabilizar a arquitetura proposta foram implementados dois estudos de caso. O primeiro estudo de caso envolveu dados tabulares e foram usadas as técnicas de explicabilidade LIME, Anchor Rules e contrafac- tual. O segundo estudo de caso envolveu dados de imagens e envolveu as técnicas LIME e Grad-CAM. A arquitetura proposta revela-se promissora no contexto de criação de modelos de aprendizado de máquina e suas explicações no que diz respeito a transparência e interpretabilidade, o que favorece os processos de tomada de decisões clínicas.Universidade Federal da ParaíbaBrasilInformáticaPrograma de Pós-Graduação em InformáticaUFPBLino, Natasha Correia Queirozhttp://lattes.cnpq.br/7853125713114677Montenegro, Thiago Cunha2025-12-23T16:50:50Z2025-03-272025-12-23T16:50:50Z2024-08-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37085porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2025-12-24T06:14:06Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/37085Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| bdtd@biblioteca.ufpb.bropendoar:2025-12-24T06:14:06Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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In recent decades, Artificial Intelligence (AI) through the latest Machine Learning tech- niques has impacted various fields, especially healthcare, due to its growing precision and efficiency. Predictive Machine Learning models are promising, but it is crucial that they are understandable and explainable to healthcare professionals, increasing their acceptance and trust. With the advancement of cloud tools, the offering of AI as a service (AIaaS) has grown, allowing organizations and ecosystems to benefit from machine learning in developing solutions. However, the ease of creating and deploying these cloud-based Machine Learning models raises issues of transparency and interpretability, particularly in domains sensitive to these aspects, such as healthcare, which demands integrity and compliance with ethical and regulatory principles. This research proposes a reference architecture based on the AIaaS paradigm to build cloud-based machine learning models, integrating explainability to improve clinical decision-making. The H-XAIaaS architecture aims to propose a reference architecture to enable explainability in AI as a service. To make the proposed architecture feasible, two case studies were implemented. The first case study involved tabular data, and the explainability techniques LIME, Anchor Rules, and counterfactual were used. The second case study involved image data and employed the LIME and Grad-CAM techniques. The proposed architecture proves promising in the con- text of creating machine learning models and their explanations concerning transparency and interpretability, which supports clinical decision-making processes. |
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