[論文レビュー] Trustworthy AI and Robotics and the Implications for the AEC Industry: A Systematic Literature Review and Future Potentials

Newsha Emaminejad, Reza Akhavian|arXiv (Cornell University)|Sep 27, 2021

Occupational Health and Safety Research参考文献 132被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、人工知能およびロボティクス（AIR）における信頼性に関する体系的文献レビューを実施し、建築・エンジニアリング・コンストラクション（AEC）業界へのその影響を検討する。主な信頼の次元として、透明性、信頼性、説得責任、人間-ロボット協働を特定し、それらを現在および将来のAEC応用にマッピングし、建設現場における信頼性のあるAIR統合のためのフレームワークを提案する。

ABSTRACT

Human-technology interaction deals with trust as an inevitable requirement for user acceptance. As the applications of artificial intelligence (AI) and robotics emerge and with their ever-growing socio-economic influence in various fields of research and practice, there is an imminent need to study trust in such systems. With the opaque work mechanism of AI-based systems and the prospect of intelligent robots as workers' companions, context-specific interdisciplinary studies on trust are key in increasing their adoption. Through a thorough systematic literature review on (1) trust in AI and robotics (AIR) and (2) AIR applications in the architecture, engineering, and construction (AEC) industry, this study identifies common trust dimensions in the literature and uses them to organize the paper. Furthermore, the connections of the identified dimensions to the existing and potential AEC applications are determined and discussed. Finally, major future directions on trustworthy AI and robotics in AEC research and practice are outlined.

研究の動機と目的

• AIおよびロボティクス（AIR）における信頼の多面的性質が、異分野的文脈でどのように現れるかを調査すること。
• 既存の文献に基づいて、AIRシステムにおける主要な信頼の次元を特定・分類すること。
• 建築・エンジニアリング・コンストラクション（AEC）業界におけるAIRの現在および潜在的な応用を分析すること。
• 信頼の次元がAECのワークフローにおけるAIRの導入および統合に与える影響を検討すること。
• 建設現場における信頼性のあるAIおよびロボティクスの今後の研究および実践的方針を提示すること。

提案手法

• AIおよびロボティクス（AIR）における信頼性とAEC業界におけるAIR応用に焦点を当てた体系的文献レビューを実施した。
• 信頼、AI、ロボティクス、AEC分野を含むキーワードを用いて、学術データベースを検索した。
• 査読済み研究から得られた知見を統合し、AIRシステムにおける信頼の次元を抽出・分類した。
• 現場モニタリング、自動点検、共同作業ロボットなどの既存および新興のAEC応用に、特定された信頼の次元をマッピングした。
• 主題分析を用いて、信頼要因と実世界のAECユースケースとの関係を解釈した。
• 信頼の次元とAEC技術の採用、今後の研究の方向性を結びつける概念的フレームワークを提案した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 文献で特定されたAIおよびロボティクスシステムにおける信頼の支配的次元は何か？
• RQ2 これらの信頼の次元は、建築・エンジニアリング・コンストラクション（AEC）業界で現在どのように応用されたり、適応されたりしているか？
• RQ3 AECのワークフローへの信頼性のあるAIおよびロボティクスの統合における主なギャップと課題は何か？
• RQ4 既存の研究に基づくと、どのAEC応用が信頼性のあるAIRの導入において最も有望な分野と見なされるか？
• RQ5 建設現場における倫理的で信頼性が高く、ユーザーが受け入れ可能なAIR統合を確保するために、今後の研究で必要な方向性は何か？

主な発見

• 本研究では、AIRにおける4つの核心的信頼の次元を特定した：透明性、信頼性、説得責任、人間-ロボット協働。
• AEC現場におけるユーザー受容の観点から、AI意思決定プロセスの透明性が一貫して重要であると強調されている。
• 建設現場環境における安全な導入を実現するには、ロボットシステムの信頼性と予測可能性が不可欠である。
• システム障害時の説得責任メカニズムは、現在は未発達であるが、規制遵守および倫理的要件を満たすために不可欠である。
• 現在のAEC分野におけるAIRの応用は、主に現場モニタリング、進捗追跡、自動点検に集中しており、共同作業ロボットの使用は限定的である。
• 今後の研究では、建設現場における人間要因、技術的パフォーマンス、組織的ダイナミクスを統合する文脈特化型の信頼モデルの構築を優先すべきである。