شماره ركورد
33899
پديد آورنده
مريم سادات حسيني آزاد
عنوان
طراحي و پياده سازي سيستم هوش مصنوعي توضيح پذير براي خودروهاي هوشمند
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي برق- سيستمهاي الكترونيك ديجيتال
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/7/30
استاد راهنما
شهريار برادران شكوهي
استاد مشاور
-
دانشكده
مهندسي برق
چكيده
با پيشرفتهاي قابل توجه در زمينهي يادگيري عميق براي سيستمهاي خودران، چالشهاي مهمي در زمينه شفافيت، قابليت تفسير و پذيرش كاربران همچنان باقي مانده است. عدم توانايي در توضيح رفتار تصميمگيري مدلهاي يادگيري عميق، امكان پيادهسازي عملي آنها را در سناريوهاي مختلف دنياي واقعي محدود ميكند كه اين موضوع در شبكههاي تصميمگيري حياتي است؛ زيرا نتايج نادرست ممكن است منجر به حوادث خطرناك جادهاي شود. اين پاياننامه رويكردي نوآورانه براي ايجاد سيستمهاي خودران قابل تفسير ارائه ميدهد كه شامل سه نوآوري اصلي است. ابتدا، يك مدل معرفي ميشود كه ماژول توجه بلوك پيچشي را با توجه عميق متصل تركيب ميكند و با يك مدل تصميمگيرنده و توضيحدهندهي متني پيشرفته، يكپارچه شده است. اين تركيب، منجر به ايجاد سيستمي دقيقتر و جامعتر براي تفسيرپذيري ميشود. دومين نوآوري اين تحقيق، ارائه رويكرد يادگيري چندوظيفه براي پيشبيني همزمان رفتارهاي مختلف رانندگي و دلايل زيربنايي آنها است. همچنين، تحليل حساسيت آستانه اطمينان براي مدلهاي طبقهبندي چندوظيفه انجام شده كه نشان ميدهد رويكردهاي آستانهي ثابت سنتي براي سناريوهاي چندوظيفه بهينه نيستند؛ علاوهبراين، مجموعه داده IUST-XAI-AD شامل 958 تصوير با حاشيهنويسيهاي انساني تفصيلي براي اقدامات رانندگي و استدلال تبييني معرفي ميشود. اين مجموعه داده، شكاف مهمي در معيارهاي ارزيابي خاص حوزه براي بافتهاي رانندگي فارسي پر ميكند و محيط آزمايش چالشبرانگيزتري نسبت به مجموعه دادههاي موجود فراهم ميكند. ارزيابيهاي كمي با استفاده از معيار F1 استاندارد بر روي مجموعه داده BDD-OIA، nu-AR و مجموعه داده جديد IUST-XAI-AD انجام شده است. نتايج تجربي نشان ميدهد كه تكنيك پيشنهادي با دقت 54.06% و 36.65% به ترتيب در overall F1 score و mean F1 score روي مجموعه دادهي BDD-OIA از مدلهاي موجود بهتر عمل كرده و بهبود قابل توجهي در قابليت تفسير نشان ميدهد. تحليل حساسيت آستانه اطمينان به طور قابل توجهي عملكرد مدل را افزايش ميدهد، در حالي كه معرفي مجموعه داده IUST-XAI-AD بينشهاي مهمي درباره الگوهاي رفتار رانندگي ميان فرهنگي آشكار ميكند و استحكام و تعميمپذيري مدل ارائهشده را نسبت به مدلهاي موجود نشان ميدهد. اين تحقيق با ارائه پيشرفتهاي روششناختي و ابزارهاي ارزيابي عملي، به توسعه سيستمهاي خودران قابل اعتمادتر و قابل تفسيرتر كمك ميكند و زمينهاي براي آيندهي وسايل نقليه خودران قابل تفسير فراهم ميآورد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/08/11
عنوان به انگليسي
Design and Implementation of Explainable Artificial Intelligence for Self-Driving Vehicles
تاريخ بهره برداري
10/22/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مريم سادات حسيني ازاد
چكيده به لاتين
Despite significant advances in deep learning for autonomous driving systems, critical challenges remain in transparency, interpretability, and user acceptance. The inability to explain the decision-making behavior of deep learning models limits their practical implementation in various real-world scenarios, which is particularly critical in safety-critical decision-making networks where incorrect outcomes may lead to dangerous road accidents. This thesis presents an innovative approach to developing interpretable autonomous driving systems that includes three main contributions. First, a model is introduced that combines convolutional block attention modules with deep cross-attention, integrated with an advanced textual decision-making and explanation model. This combination results in a more accurate and comprehensive system for interpretability. The second contribution of this research is the presentation of a multi-task learning approach for simultaneous prediction of various driving behaviors and their underlying reasoning. Additionally, a comprehensive analysis of confidence threshold sensitivity analysis for multi-task classification models is conducted, demonstrating that traditional fixed-threshold approaches are not optimal for multi-task scenarios. Furthermore, the IUST-XAI-AD dataset is introduced, comprising 958 images with detailed human annotations for driving actions and explanatory reasoning. This dataset fills an important gap in domain-specific evaluation benchmarks for Persian driving contexts and provides a more challenging testing environment compared to existing datasets. Quantitative evaluations are performed using standard F1 metrics on the BDD-OIA, nu-AR, and the newly introduced IUST-XAI-AD datasets. Experimental results demonstrate that the proposed technique with 54.06% and 36.65% accuracy in overall F1 score and mean F1 score respectively on the BDD-OIA dataset outperforms existing models and shows significant improvement in interpretability. Confidence threshold sensitivity analysis significantly enhances model performance, while the introduction of the IUST-XAI-AD dataset reveals important insights about cross-cultural driving behavior patterns and demonstrates the robustness and generalizability of the proposed model compared to existing models. This research contributes to the development of more trustworthy and interpretable autonomous driving systems by providing methodological advances and practical evaluation tools, establishing a foundation for the future of interpretable autonomous vehicles.
كليدواژه هاي فارسي
يادگيري چندوظيفه , تحليل حساسيت آستانه اطمينان , وسايل نقليه خودران
كليدواژه هاي لاتين
multi-task learning , confidence threshold sensitivity analysis , autonomous vehicles
Author
Maryam Sadat Hoseini Azad
SuperVisor
Dr Shahriar Baradaran Shokohi