Structured and flexible gray-box composition using invasive distributed patterns

ISBN = {ISSN: 1646-3692}International audienceThe evolution of complex distributed software systems often requires intricate composition operations in order to adapt or add functionalities, to react to unanticipated changes, or to apply performance improvements that cannot be modularized in terms of existing services and components. These evolutions often need controlled access to selected parts of the implementation, e.g., to manage exceptional situations and crosscutting within services and their compositions. However, existing composition techniques typically support only interface-level (black-box) composition or arbitrary access to the implementation (gray-box or white-box composition). In this paper, we present a structured approach to the composition of complex software systems that require invasive modifications. Concretely, we provide three contributions: (i) we present a small kernel composition language for structured gray-box composition using invasive distributed patterns; (ii) we motivate that gray-box composition approaches should be defined and evaluated in terms of the flexibility and control they provide, a notion of degrees of invasiveness is introduced to help assess this trade-off; (iii) we apply our approach to a new case study of evolution and evaluate it in the context of two previous studies involving two real-world software systems: benchmarking of grid algorithms with NASGrid and transactional replication with JBoss Cache. As a main result, we show that gray-box composition using invasive distributed patterns allows the declarative and modular definition of evolutions of real-world applications that need moderate to high degrees of invasive modifications

A Comparative Study on Model-Driven Requirements Engineering for Software Product Lines

[EN] Model-Driven Engineering (MDE) and Software Product Lines (SPL) are two software development paradigms that emphasize reusing. The former reuse domain knowledge is represented as models and model transformations for product development, and the latter reuse domain knowledge is represented as core assets to produce a family of products in a given domain. The adequate combination of both paradigms can bring together important advantages to the software development community. However, how to manage requirements during a model-driven product line development remains an open challenge. In particular, the Requirements Engineering (RE) activity must deal with specific properties such as variability and commonality for a whole family of products. This paper presents a comparative study of eleven approaches that perform a MDE strategy in the RE activity for SPL, with the aim of identify ing current practices and research gaps. In summary, most of the approaches are focused on the Domain Engineering phase of the SPL development, giving less attention to the Application Engineering phase. Moreover there is a lack of coverage of the Scoping activity, which defines the SPL boundaries. Several approaches apply some model transformations to obtain architectural and application requirements artifacts. Regarding the tool support for requirements specification and management, we found that most of the approaches use only academic prototypes. Regarding the validation of the approaches, the use of Case Studies as a proof of concept was the most commonly used method; however, there is a lack of well-defined case studies and empirical studies to improve the proposals.This research is part of the MULTIPLE project (with ref. TIN2009-13838).Blanes Domínguez, D.; Insfrán Pelozo, CE. (2012). A Comparative Study on Model-Driven Requirements Engineering for Software Product Lines. Revista de Sistemas e Computação. 2(1):3-13. http://hdl.handle.net/10251/43841S3132

People and goods on the move. Merchants, Networks and Communication Routes in the Medieval and Early Modern Mediterranean

The present volume aims at offering a less detailed but chronologically broader survey of the agents of the above mentioned matrix of communications across the Mediterranean basin from the early Medieval to the Modern era. Rather than indulging upon the supposed and catastrophic mid-seventh century caesura (as advocated by Pirenne), or moving from the second trade cycle (as described by Wickham) this collection of articles stresses the continuities in the dynamic connectivity of the Mediterranean. By observing the faces of those who continuously build these networks and goods which travel across, the reader will enact Penelope and her loom where endless threads and knots were made and destroyed in a fortnight. In a similar vein (loosely in tune with a Braudelian longue durée), the volume offers an interdisciplinary and encompassing digest over the manifold actors of this incessant weaving and undoing of communications across different periods of Mediterranean histor

Real-time generation and adaptation of social companion robot behaviors

Social robots will be part of our future homes. They will assist us in everyday tasks, entertain us, and provide helpful advice. However, the technology still faces challenges that must be overcome to equip the machine with social competencies and make it a socially intelligent and accepted housemate. An essential skill of every social robot is verbal and non-verbal communication. In contrast to voice assistants, smartphones, and smart home technology, which are already part of many people's lives today, social robots have an embodiment that raises expectations towards the machine. Their anthropomorphic or zoomorphic appearance suggests they can communicate naturally with speech, gestures, or facial expressions and understand corresponding human behaviors. In addition, robots also need to consider individual users' preferences: everybody is shaped by their culture, social norms, and life experiences, resulting in different expectations towards communication with a robot. However, robots do not have human intuition - they must be equipped with the corresponding algorithmic solutions to these problems. This thesis investigates the use of reinforcement learning to adapt the robot's verbal and non-verbal communication to the user's needs and preferences. Such non-functional adaptation of the robot's behaviors primarily aims to improve the user experience and the robot's perceived social intelligence. The literature has not yet provided a holistic view of the overall challenge: real-time adaptation requires control over the robot's multimodal behavior generation, an understanding of human feedback, and an algorithmic basis for machine learning. Thus, this thesis develops a conceptual framework for designing real-time non-functional social robot behavior adaptation with reinforcement learning. It provides a higher-level view from the system designer's perspective and guidance from the start to the end. It illustrates the process of modeling, simulating, and evaluating such adaptation processes. Specifically, it guides the integration of human feedback and social signals to equip the machine with social awareness. The conceptual framework is put into practice for several use cases, resulting in technical proofs of concept and research prototypes. They are evaluated in the lab and in in-situ studies. These approaches address typical activities in domestic environments, focussing on the robot's expression of personality, persona, politeness, and humor. Within this scope, the robot adapts its spoken utterances, prosody, and animations based on human explicit or implicit feedback.Soziale Roboter werden Teil unseres zukünftigen Zuhauses sein. Sie werden uns bei alltäglichen Aufgaben unterstützen, uns unterhalten und uns mit hilfreichen Ratschlägen versorgen. Noch gibt es allerdings technische Herausforderungen, die zunächst überwunden werden müssen, um die Maschine mit sozialen Kompetenzen auszustatten und zu einem sozial intelligenten und akzeptierten Mitbewohner zu machen. Eine wesentliche Fähigkeit eines jeden sozialen Roboters ist die verbale und nonverbale Kommunikation. Im Gegensatz zu Sprachassistenten, Smartphones und Smart-Home-Technologien, die bereits heute Teil des Lebens vieler Menschen sind, haben soziale Roboter eine Verkörperung, die Erwartungen an die Maschine weckt. Ihr anthropomorphes oder zoomorphes Aussehen legt nahe, dass sie in der Lage sind, auf natürliche Weise mit Sprache, Gestik oder Mimik zu kommunizieren, aber auch entsprechende menschliche Kommunikation zu verstehen. Darüber hinaus müssen Roboter auch die individuellen Vorlieben der Benutzer berücksichtigen. So ist jeder Mensch von seiner Kultur, sozialen Normen und eigenen Lebenserfahrungen geprägt, was zu unterschiedlichen Erwartungen an die Kommunikation mit einem Roboter führt. Roboter haben jedoch keine menschliche Intuition - sie müssen mit entsprechenden Algorithmen für diese Probleme ausgestattet werden. In dieser Arbeit wird der Einsatz von bestärkendem Lernen untersucht, um die verbale und nonverbale Kommunikation des Roboters an die Bedürfnisse und Vorlieben des Benutzers anzupassen. Eine solche nicht-funktionale Anpassung des Roboterverhaltens zielt in erster Linie darauf ab, das Benutzererlebnis und die wahrgenommene soziale Intelligenz des Roboters zu verbessern. Die Literatur bietet bisher keine ganzheitliche Sicht auf diese Herausforderung: Echtzeitanpassung erfordert die Kontrolle über die multimodale Verhaltenserzeugung des Roboters, ein Verständnis des menschlichen Feedbacks und eine algorithmische Basis für maschinelles Lernen. Daher wird in dieser Arbeit ein konzeptioneller Rahmen für die Gestaltung von nicht-funktionaler Anpassung der Kommunikation sozialer Roboter mit bestärkendem Lernen entwickelt. Er bietet eine übergeordnete Sichtweise aus der Perspektive des Systemdesigners und eine Anleitung vom Anfang bis zum Ende. Er veranschaulicht den Prozess der Modellierung, Simulation und Evaluierung solcher Anpassungsprozesse. Insbesondere wird auf die Integration von menschlichem Feedback und sozialen Signalen eingegangen, um die Maschine mit sozialem Bewusstsein auszustatten. Der konzeptionelle Rahmen wird für mehrere Anwendungsfälle in die Praxis umgesetzt, was zu technischen Konzeptnachweisen und Forschungsprototypen führt, die in Labor- und In-situ-Studien evaluiert werden. Diese Ansätze befassen sich mit typischen Aktivitäten in häuslichen Umgebungen, wobei der Schwerpunkt auf dem Ausdruck der Persönlichkeit, dem Persona, der Höflichkeit und dem Humor des Roboters liegt. In diesem Rahmen passt der Roboter seine Sprache, Prosodie, und Animationen auf Basis expliziten oder impliziten menschlichen Feedbacks an

Islamic Activism and the Counterterror state: The Impact of the Securitised Lens on Hizb ut-Tahrir in Britain and Denmark

This project aims to answer the following research question: How has the development of a securitised lens impacted on Hizb ut-Tahrir in Britain and Denmark? To achieve this, it will explore the construction of a securitised lens, the impact of securitisation processes and the difference between responses within Hizb ut-Tahrir (HT) in Britain and Denmark through the following three sub-questions: 1. How do we know securitisation is an issue for Hizb ut-Tahrir in Britain and Denmark? 2. How can we understand securitisation as creating patterns of repression through perception? and 3. What are the long-term effects of this experience of perceived repression in the different contexts? It aims to do this through an approach that brings together the two theoretical discussions of social movement theories and securitisation theories through the nexus of repression. This enables the project to understand patterns of repression and mobilisation response, as well as respond to the limitations of both theoretical facets – social movement theory’s difficulty in understanding subtler, long-term and multi-spatial forms of repressions and securitisation theory’s disposition to assume power only travels downwards, from monolithic repressor to repressed, without an interactive response amongst all actors. The project took an empirical approach grounded in interaction with members, ex-members and those who operate in and around security – something considered particularly important in the study of an organisation that is semi-clandestine in its operation. This included attendance at demonstrations, public talks, da’wah stalls, Friday prayers and mosques talks, as well as halaqat (private study circles), social events, meetings at coffee shops, family meals, weddings and even participation in football practice, with fieldwork conducted between 2015 and 2018. Conceptually, the thesis is designed to fill gaps in contemporary study of the Islamic Activist organisation Hizb ut-Tahrir, updating the literature on an organisation that study has largely neglected in recent years but has become more relevant with the addition of discourse about ‘extremism’ in European counterterror. However, this thesis aims to offer a basic framework not just for understanding Hizb ut-Tahrir or even Islamic Activism, but for any forms of activism that are problematised under the increasing rubric of ‘extremism’, and explore how different groups from diverse movements change tactics in response to the threat or perception of repression by policies, practices or policing under the counterterror lens. It suggests the following findings: 1. Increased securitisation has been instrumental in the decline of HT in Britain and Denmark; 2. However, securitisation has had different effects in the UK than in Denmark, leading to adaption and institutionalisation in the British context and a continuation of contention in the Danish context; and 3. This is because different perceptions of repression have been created by the use of different securitising mechanisms, suggesting that the concept of counterterror securitisation needs to be reconsidered as a more interactive and diversified process, to account for the quanta of securitisation and mobilisation responses produced. The thesis is structured accordingly: Chapter one briefly outlines the questions to be addressed through the project. Chapter two explores the current literature on the topic and the gaps requiring redress. Chapter three details how the research was carried out and why such methodology was chosen. Chapter four outlines the theoretical tools used to understand what has been taking place. Chapter five details the case study of who is being researched, profiling Hizb ut-Tahrir ready for analysis. Chapter six explores the first sub-question: how do we know securitisation has become an issue for Hizb ut-Tahrir? Chapter seven responds to the second sub-question: how do we understand securitisation as creating patterns of repression for Hizb ut-Tahrir? Chapter eight analyses the final sub-question: what are the long-term effects of this experience of securitisation on Hizb ut-Tahrir and how can we understand this as an interactive process? Finally, chapter nine brings together all findings to determine the impact of the securitising lens on Hizb ut-Tahrir, examining alternative explanations and the limitation of this approach, as well as detailing the study’s implications for the field and drawing recommendations for future research

Extensibility of Enterprise Modelling Languages

Die Arbeit adressiert insgesamt drei Forschungsschwerpunkte. Der erste Schwerpunkt setzt sich mit zu entwickelnden BPMN-Erweiterungen auseinander und stellt deren methodische Implikationen im Rahmen der bestehenden Sprachstandards dar. Dies umfasst zum einen ganz konkrete Spracherweiterungen wie z. B. BPMN4CP, eine BPMN-Erweiterung zur multi-perspektivischen Modellierung von klinischen Behandlungspfaden. Zum anderen betrifft dieser Teil auch modellierungsmethodische Konsequenzen, um parallel sowohl die zugrunde liegende Sprache (d. h. das BPMN-Metamodell) als auch die Methode zur Erweiterungsentwicklung zu verbessern und somit den festgestellten Unzulänglichkeiten zu begegnen. Der zweite Schwerpunkt adressiert die Untersuchung von sprachunabhängigen Fragen der Erweiterbarkeit, welche sich entweder während der Bearbeitung des ersten Teils ergeben haben oder aus dessen Ergebnissen induktiv geschlossen wurden. Der Forschungsschwerpunkt fokussiert dabei insbesondere eine Konsolidierung bestehender Terminologien, die Beschreibung generisch anwendbarer Erweiterungsmechanismen sowie die nutzerorientierte Analyse eines potentiellen Erweiterungsbedarfs. Dieser Teil bereitet somit die Entwicklung einer generischen Erweiterungsmethode grundlegend vor. Hierzu zählt auch die fundamentale Auseinandersetzung mit Unternehmensmodellierungssprachen generell, da nur eine ganzheitliche, widerspruchsfreie und integrierte Sprachdefinition Erweiterungen überhaupt ermöglichen und gelingen lassen kann. Dies betrifft beispielsweise die Spezifikation der intendierten Semantik einer Sprache

Systematic construction of goal-oriented COTS taxonomies

El proceso de construir software a partir del ensamblaje e integración de soluciones de software pre-fabricadas, conocidas como componentes COTS (Comercial-Off-The-Shelf) se ha convertido en una necesidad estratégica en una amplia variedad de áreas de aplicación. En general, los componentes COTS son componentes de software que proveen una funcionalidad específica, que están disponibles en el mercado para ser adquiridos e integrados dentro de otros sistemas de software. Los beneficios potenciales de esta tecnología son principalmente la reducción de costes y el acortamiento del tiempo de desarrollo, a la vez que fomenta la calidad. Sin embargo, numerosos retos que van desde problemas técnicos y legales deben ser afrontados para adaptar las actividades tradicionales de ingeniería de software para explotar los beneficios del uso de COTS para el desarrollo de sistemas.Actualmente, existe un incrementalmente enorme mercado de componentes COTS; así, una de las actividades más críticas en el desarrollo de sistemas basados en COTS es la selección de componentes que deben ser integrados en el sistema a desarrollar. La selección está básicamente compuesta de dos procesos principales: La búsqueda de componentes candidatos en el mercado y su posterior evaluación con respecto a los requisitos del sistema. Desafortunadamente, la mayoría de los métodos existentes para seleccionar COTS, se enfocan en el proceso de evaluación, dejando de lado el problema de buscar los componentes en el mercado. La búsqueda de componentes en el mercado no es una tarea trivial, teniendo que afrontar varias características del mercado de COTS, tales como su naturaleza dispersa y siempre creciente, cambio y evolución constante; en este contexto, la obtención de información de calidad acerca de los componentes no es una tarea fácil. Como consecuencia, el proceso de selección de COTS se ve seriamente dañado. Además, las alternativas tradicionales de reuso también carecen de soluciones apropiadas para reusar componentes COTS y el conocimiento adquirido en cada proceso de selección. Esta carencia de propuestas es un problema muy serio que incrementa los riesgos de los proyectos de selección de COTS, además de hacerlos ineficientes y altamente costosos. Esta disertación presenta el método GOThIC (Goal- Oriented Taxonomy and reuse Infrastructure Construction) enfocado a la construcción de infraestructuras de reuso para facilitar la búsqueda y reuso de componentes COTS. El método está basado en el uso de objetivos para construir taxonomías abstractas, bien fundamentadas y estables para lidiar con las características del mercado de COTS. Los nodos de las taxonomías son caracterizados por objetivos, sus relaciones son declaradas como dependencias y varios artefactos son construidos y gestionados para promover la reusabilidad y lidiar con la evolución constante.El método GOThIC ha sido elaborado a través de un proceso iterativo de investigación-acción para identificar los retos reales relacionados con el proceso de búsqueda de COTS. Posteriormente, las soluciones posibles fueron evaluadas e implementadas en varios casos de estudio en el ámbito industrial y académico en diversos dominios. Los resultados más relevantes fueron registrados y articulados en el método GOThIC. La evaluación industrial preliminar del método se ha llevado a cabo en algunas compañías en Noruega.The process of building software systems by assembling and integrating pre-packaged solutions in the form of Commercial-Off-The-Shelf (COTS) software components has become a strategic need in a wide variety of application areas. In general, COTS components are software components that provide a specific functionality, available in the market to be purchased, interfaced and integrated into other software systems. The potential benefits of this technology are mainly its reduced costs and shorter development time, while maintaining the quality. Nevertheless, many challenges ranging form technical to legal issues must be faced for adapting the traditional software engineering activities in order to exploit these benefits.Nowadays there is an increasingly huge marketplace of COTS components; therefore, one of the most critical activities in COTS-based development is the selection of the components to be integrated into the system under development. Selection is basically composed of two main processes, namely: searching of candidates from the marketplace and their evaluation with respect to the system requirements. Unfortunately, most of the different existing methods for COTS selection focus their efforts on evaluation, letting aside the problem of searching components in the marketplace. Searching candidate COTS is not an easy task, having to cope with some challenging marketplace characteristics related to its widespread, evolvable and growing nature; and the lack of available and well-suited information to obtain a quality-assured search. Indeed, traditional reuse approaches also lack of appropriate solutions to reuse COTS components and the knowledge gained in each selection process. This lack of proposals is a serious drawback that makes the whole selection process highly risky, and often expensive and inefficient. This dissertation introduces the GOThIC (Goal- Oriented Taxonomy and reuse Infrastructure Construction) method aimed at building a domain reuse infrastructure for facilitating COTS components searching and reuse. It is based on goal-oriented approaches for building abstract, well-founded and stable taxonomies capable of dealing with the COTS marketplace characteristics. Thus, the nodes of these taxonomies are characterized by means of goals, their relationships declared as dependencies among them and several artifacts are constructed and managed for reusability and evolution purposes. The GOThIC method has been elaborated following an iterative process based on action research premises to identify the actual challenges related to COTS components searching. Then, possible solutions were envisaged and implemented by several industrial and academic case studies in different domains. Successful results were recorded to articulate the synergic GOThIC method solution, followed by its preliminary industrial evaluation in some Norwegian companies

An interdisciplinary concept for human-centered explainable artificial intelligence - Investigating the impact of explainable AI on end-users

Since the 1950s, Artificial Intelligence (AI) applications have captivated people. However, this fascination has always been accompanied by disillusionment about the limitations of this technology. Today, machine learning methods such as Deep Neural Networks (DNN) are successfully used in various tasks. However, these methods also have limitations: Their complexity makes their decisions no longer comprehensible to humans - they are black-boxes. The research branch of Explainable AI (XAI) has addressed this problem by investigating how to make AI decisions comprehensible. This desire is not new. In the 1970s, developers of intrinsic explainable AI approaches, so-called white-boxes (e.g., rule-based systems), were dealing with AI explanations. Nowadays, with the increased use of AI systems in all areas of life, the design of comprehensible systems has become increasingly important. Developing such systems is part of Human-Centred AI (HCAI) research, which integrates human needs and abilities in the design of AI interfaces. For this, an understanding is needed of how humans perceive XAI and how AI explanations influence the interaction between humans and AI. One of the open questions concerns the investigation of XAI for end-users, i.e., people who have no expertise in AI but interact with such systems or are impacted by the system's decisions. This dissertation investigates the impact of different levels of interactive XAI of white- and black-box AI systems on end-users perceptions. Based on an interdisciplinary concept presented in this work, it is examined how the content, type, and interface of explanations of DNN (black box) and rule-based systems (white box) are perceived by end-users. How XAI influences end-users mental models, trust, self-efficacy, cognitive workload, and emotional state regarding the AI system is the centre of the investigation. At the beginning of the dissertation, general concepts regarding AI, explanations, and psychological constructs of mental models, trust, self-efficacy, cognitive load, and emotions are introduced. Subsequently, related work regarding the design and investigation of XAI for users is presented. This serves as a basis for the concept of a Human-Centered Explainable AI (HC-XAI) presented in this dissertation, which combines an XAI design approach with user evaluations. The author pursues an interdisciplinary approach that integrates knowledge from the research areas of (X)AI, Human-Computer Interaction, and Psychology. Based on this interdisciplinary concept, a five-step approach is derived and applied to illustrative surveys and experiments in the empirical part of this dissertation. To illustrate the first two steps, a persona approach for HC-XAI is presented, and based on that, a template for designing personas is provided. To illustrate the usage of the template, three surveys are presented that ask end-users about their attitudes and expectations towards AI and XAI. The personas generated from the survey data indicate that end-users often lack knowledge of XAI and that their perception of it depends on demographic and personality-related characteristics. Steps three to five deal with the design of XAI for concrete applications. For this, different levels of interactive XAI are presented and investigated in experiments with end-users. For this purpose, two rule-based systems (i.e., white-box) and four systems based on DNN (i.e., black-box) are used. These are applied for three purposes: Cooperation & collaboration, education, and medical decision support. Six user studies were conducted for this purpose, which differed in the interactivity of the XAI system used. The results show that end-users trust and mental models of AI depend strongly on the context of use and the design of the explanation itself. For example, explanations that a virtual agent mediates are shown to promote trust. The content and type of explanations are also perceived differently by users. The studies also show that end-users in different application contexts of XAI feel the desire for interactive explanations. The dissertation concludes with a summary of the scientific contribution, points out limitations of the presented work, and gives an outlook on possible future research topics to integrate explanations into everyday AI systems and thus enable the comprehensible handling of AI for all people.Seit den 1950er Jahren haben Anwendungen der Künstlichen Intelligenz (KI) die Menschen in ihren Bann gezogen. Diese Faszination wurde jedoch stets von Ernüchterung über die Grenzen dieser Technologie begleitet. Heute werden Methoden des maschinellen Lernens wie Deep Neural Networks (DNN) erfolgreich für verschiedene Aufgaben eingesetzt. Doch auch diese Methoden haben ihre Grenzen: Durch ihre Komplexität sind ihre Entscheidungen für den Menschen nicht mehr nachvollziehbar - sie sind Black-Boxes. Der Forschungszweig der Erklärbaren KI (engl. XAI) hat sich diesem Problem angenommen und untersucht, wie man KI-Entscheidungen nachvollziehbar machen kann. Dieser Wunsch ist nicht neu. In den 1970er Jahren beschäftigten sich die Entwickler von intrinsisch erklärbaren KI-Ansätzen, so genannten White-Boxes (z. B. regelbasierte Systeme), mit KI-Erklärungen. Heutzutage, mit dem zunehmenden Einsatz von KI-Systemen in allen Lebensbereichen, wird die Gestaltung nachvollziehbarer Systeme immer wichtiger. Die Entwicklung solcher Systeme ist Teil der Menschzentrierten KI (engl. HCAI) Forschung, die menschliche Bedürfnisse und Fähigkeiten in die Gestaltung von KI-Schnittstellen integriert. Dafür ist ein Verständnis darüber erforderlich, wie Menschen XAI wahrnehmen und wie KI-Erklärungen die Interaktion zwischen Mensch und KI beeinflussen. Eine der offenen Fragen betrifft die Untersuchung von XAI für Endnutzer, d.h. Menschen, die keine Expertise in KI haben, aber mit solchen Systemen interagieren oder von deren Entscheidungen betroffen sind. In dieser Dissertation wird untersucht, wie sich verschiedene Stufen interaktiver XAI von White- und Black-Box-KI-Systemen auf die Wahrnehmung der Endnutzer auswirken. Basierend auf einem interdisziplinären Konzept, das in dieser Arbeit vorgestellt wird, wird untersucht, wie der Inhalt, die Art und die Schnittstelle von Erklärungen von DNN (Black-Box) und regelbasierten Systemen (White-Box) von Endnutzern wahrgenommen werden. Wie XAI die mentalen Modelle, das Vertrauen, die Selbstwirksamkeit, die kognitive Belastung und den emotionalen Zustand der Endnutzer in Bezug auf das KI-System beeinflusst, steht im Mittelpunkt der Untersuchung. Zu Beginn der Arbeit werden allgemeine Konzepte zu KI, Erklärungen und psychologische Konstrukte von mentalen Modellen, Vertrauen, Selbstwirksamkeit, kognitiver Belastung und Emotionen vorgestellt. Anschließend werden verwandte Arbeiten bezüglich dem Design und der Untersuchung von XAI für Nutzer präsentiert. Diese dienen als Grundlage für das in dieser Dissertation vorgestellte Konzept einer Menschzentrierten Erklärbaren KI (engl. HC-XAI), das einen XAI-Designansatz mit Nutzerevaluationen kombiniert. Die Autorin verfolgt einen interdisziplinären Ansatz, der Wissen aus den Forschungsbereichen (X)AI, Mensch-Computer-Interaktion und Psychologie integriert. Auf der Grundlage dieses interdisziplinären Konzepts wird ein fünfstufiger Ansatz abgeleitet und im empirischen Teil dieser Arbeit auf exemplarische Umfragen und Experimente und angewendet. Zur Veranschaulichung der ersten beiden Schritte wird ein Persona-Ansatz für HC-XAI vorgestellt und darauf aufbauend eine Vorlage für den Entwurf von Personas bereitgestellt. Um die Verwendung der Vorlage zu veranschaulichen, werden drei Umfragen präsentiert, in denen Endnutzer zu ihren Einstellungen und Erwartungen gegenüber KI und XAI befragt werden. Die aus den Umfragedaten generierten Personas zeigen, dass es den Endnutzern oft an Wissen über XAI mangelt und dass ihre Wahrnehmung dessen von demografischen und persönlichkeitsbezogenen Merkmalen abhängt. Die Schritte drei bis fünf befassen sich mit der Gestaltung von XAI für konkrete Anwendungen. Hierzu werden verschiedene Stufen interaktiver XAI vorgestellt und in Experimenten mit Endanwendern untersucht. Zu diesem Zweck werden zwei regelbasierte Systeme (White-Box) und vier auf DNN basierende Systeme (Black-Box) verwendet. Diese werden für drei Zwecke eingesetzt: Kooperation & Kollaboration, Bildung und medizinische Entscheidungsunterstützung. Hierzu wurden sechs Nutzerstudien durchgeführt, die sich in der Interaktivität des verwendeten XAI-Systems unterschieden. Die Ergebnisse zeigen, dass das Vertrauen und die mentalen Modelle der Endnutzer in KI stark vom Nutzungskontext und der Gestaltung der Erklärung selbst abhängen. Es hat sich beispielsweise gezeigt, dass Erklärungen, die von einem virtuellen Agenten vermittelt werden, das Vertrauen fördern. Auch der Inhalt und die Art der Erklärungen werden von den Nutzern unterschiedlich wahrgenommen. Die Studien zeigen zudem, dass Endnutzer in unterschiedlichen Anwendungskontexten von XAI den Wunsch nach interaktiven Erklärungen verspüren. Die Dissertation schließt mit einer Zusammenfassung des wissenschaftlichen Beitrags, weist auf Grenzen der vorgestellten Arbeit hin und gibt einen Ausblick auf mögliche zukünftige Forschungsthemen, um Erklärungen in alltägliche KI-Systeme zu integrieren und damit den verständlichen Umgang mit KI für alle Menschen zu ermöglichen