Kategorie: Auswertung

Automatisierte thematische Kategorisierung von Bürger*innenbeiträgen: Reduzierung des manuellen Annotationsaufwands durch Active Learning

In dieser Veröffentlichung in Electronic Government untersuchen Julia Romberg und Tobias Escher das Potenzial von Active Learning, um den manuellen Annotationsaufwand bei der thematischen Kategorisierung von Bürger*innenbeteiligungsbeiträgen zu reduzieren.

Zusammenfassung

Politische Behörden in demokratischen Ländern konsultieren die Öffentlichkeit regelmäßig zu bestimmten Themen, doch die anschließende Auswertung der Beiträge erfordert erhebliche personelle Ressourcen, was häufig zu Ineffizienzen und Verzögerungen im Entscheidungsprozess führt. Eine der vorgeschlagenen Lösungen ist die Unterstützung der menschlichen Analyst*innen bei der thematische Gruppierung der Beiträge durch KI.

Überwachtes maschinelles Lernen (supervised machine learning) bietet sich für diese Aufgabe an, indem die Vorschläge der Bürger nach bestimmten vordefinierten Themen klassifiziert werden. Durch die individuelle Natur vieler öffentlicher Beteiligungsverfahren ist der manuelle Aufwand zur Erstellung der benötigten Trainingsdaten jedoch oft zu teuer. Eine mögliche Lösung, um die Menge der Trainingsdaten zu minimieren, ist der Einsatz von Active Learning. Während sich dieses halbüberwachte Verfahren in den letzten Jahren stark verbreitet hat, wurden diese neuen vielversprechenden Ansätze nicht für die Auswertung von Beteiligungsbeiträgen angewendet.

Daher verwenden wir Daten aus Online-Beteiligungsprozessen in drei deutschen Städten, stellen zunächst Baselines für die Klassifikation auf und bewerten anschließend, wie verschiedene Strategien des Active Learnings den manuellen Annotationsaufwand reduzieren und gleichzeitig eine gute Modellleistung beibehalten können. Unsere Ergebnisse zeigen nicht nur, dass Modelle des überwachten maschinellen Lernens die Beiträge zur Bürger*innenbeteiligung zuverlässig thematisch kategorisieren können, sondern auch, dass Active Learning die Menge der benötigten Trainingsdaten deutlich reduziert. Dies hat wichtige Implikationen für die Praxis der Öffentlichkeitsbeteiligung, da es den Zeitaufwand für die Auswertung drastisch reduziert, wovon insbesondere Prozesse mit einer größeren Anzahl von Beiträgen profitieren können.

Ergebnisse

  • Wir vergleichen verschiedene moderne Ansätze zur Textklassifikation und zum Active Learning anhand einer Fallstudie von drei Beteiligungsprozessen zur Radverkehrsplanung in den deutschen Kommunen Bonn, Köln Ehrenfeld und Moers.
  • Das Modell BERT kann in etwa 77 % der Fälle die richtigen Themen vorhersagen.
  • Active Learning reduziert den manuellen Annotationsaufwand erheblich: Es reichte aus, 20 bis 50 % der Datensätze manuell zu kategorisieren, um die Genauigkeit von 77% zu halten. Die Effizienzgewinne wachsen mit der Größe des Datensatzes.
  • Zugleich arbeiten die Modelle mit einer effizienten Laufzeit.
  • Unsere Hypothese ist daher, dass Active Learning in den meisten Anwendungsfällen den menschlichen Aufwand erheblich reduzieren sollte.

Publikation

Romberg, Julia; Escher, Tobias (2022). Automated Topic Categorisation of Citizens’ Contributions: Reducing Manual Labelling Efforts Through Active Learning. In: Marijn Janssen, et al (Hrsg.), Electronic Government. EGOV 2022. Lecture Notes in Computer Science: 369-385, Springer, Cham. ISBN 978-3-031-15086-9.

Datenkorpus zur Unterstützung der Evaluation von Partizipation in der Verkehrsplanung durch multidimensionale Klassifikation

In dieser Veröffentlichung der Conference on Language Resources and Evaluation stellen Julia Romberg, Laura Mark und Tobias Escher eine Sammlung von annotierten Datensätzen vor, die die Entwicklung von Ansätzen des maschinellen Lernens zur Unterstützung der Auswertung von Beteiligungsbeiträgen fördert.

Zusammenfassung

Behörden in demokratischen Ländern konsultieren regelmäßig die Öffentlichkeit, um den Bürger*innen die Möglichkeit zu geben, ihre Ideen und Bedenken zu bestimmten Themen zu äußern. Bei dem Versuch, die (oft zahlreichen) Beiträge der Öffentlichkeit auszuwerten, um sie in die Entscheidungsfindung einfließen zu lassen, stehen die Behörden aufgrund begrenzter Ressourcen dabei oft vor Herausforderungen.

Wir identifizieren mehrere Aufgaben, deren automatisierte Unterstützung bei der Auswertung von Bürger*innenbeteiligung helfen kann. Dies sind i) die Erkennung von Argumenten, genauer gesagt von Prämissen und deren Schlussfolgerungen, ii) die Bewertung der Konkretheit von Argumenten, iii) die Erkennung von textlichen Beschreibungen von Orten, um die Ideen der Bürger*innen räumlich verorten zu können, und iv) die thematische Kategorisierung von Beiträgen. Um in zukünftiger Forschung Techniken entwickeln zu können, die diese vier Aufgaben adressieren, veröffentlichen wir den CIMT PartEval Corpus. Dieser neue und öffentlich verfügbare deutschsprachigen Korpus enthält mehrere tausend Bürgerbeiträge aus sechs mobilitätsbezogenen Planungsprozessen in fünf deutschen Kommunen. Er bietet Annotationen für jede dieser Aufgaben, die in deutscher Sprache für den Bereich der Bürgerbeteiligung bisher entweder überhaupt noch nicht oder nicht in dieser Größe und Vielfalt verfügbar waren.

Ergebnisse

  • Der CIMT PartEval Argument Component Corpus umfasst 17.852 Sätze aus deutschen Bürgerbeteiligungsverfahren, die als nicht-argumentativ, Prämisse (premise) oder Schlussfolgerung (major position) annotiert sind.
  • Der CIMT PartEval Argument Concreteness Corpus besteht aus 1.127 argumentativen Textabschnitten, die nach drei Konkretheitsstufen annotiert sind: niedrig, mittel und hoch.
  • The CIMT PartEval Geographic Location Corpus provides 4,830 location phrases and the GPS coordinates for 2,529 public participation contributions.
  • Der CIMT PartEval Thematic Categorization Corpus basiert auf einem neuen hierarchischen Kategorisierungsschema für Mobilität, das Verkehrsarten (nicht-motorisierter Verkehr: Fahrrad, zu Fuß, Roller; motorisierter Verkehr: öffentlicher Nahverkehr, öffentlicher Fernverkehr, kommerzieller Verkehr) und einer Reihe von Spezifikationen wie fließender oder ruhender Verkehr, neue Dienstleistungen sowie Inter- und Multimodalität erfasst. Insgesamt wurden 697 Dokumente nach diesem Schema annotiert.

Publikation

Romberg, Julia; Mark, Laura; Escher, Tobias (2022). A Corpus of German Citizen Contributions in Mobility Planning: Supporting Evaluation Through Multidimensional Classification. In: Proceedings of the Language Resources and Evaluation Conference: 2874–2883, Marseille, France. European Language Resources Association. https://aclanthology.org/2022.lrec-1.308.

Korpus verfügbar unter

https://github.com/juliaromberg/cimt-argument-mining-dataset

https://github.com/juliaromberg/cimt-argument-concreteness-dataset

https://github.com/juliaromberg/cimt-geographic-location-dataset

https://github.com/juliaromberg/cimt-thematic-categorization-dataset

2. Praxisworkshop zur automatisierten Auswertung von Beteiligungsbeiträgen

Am vergangenen Freitag haben wir im Rahmen unseres 2. Praxisworkshops erste Ergebnisse zu unseren aktuellen Arbeiten zur automatisierten Auswertung von Beteiligungsbeiträgen vorgestellt. Insgesamt hatten wir 12 Teilnehmende, die in verschiedenen Rollen (Stadtplanung, Bürger*innenbeteiligung, Dienstleistung als Planende oder für Partizipation) mit der Auswertung von Beteiligungsbeiträgen Erfahrung haben.

Zu Beginn haben wir einen Ansatz vorgestellt, um einzelne Sätze in Beteiligungsbeiträgen als Vorschlag oder Zustandsbeschreibung (beziehungsweise beides oder nichts davon) zu klassifizieren. Das funktioniert in der Praxis auch automatisiert schon ziemlich gut, wie auch unserer Veröffentlichung in den Proceedings of the 8th Workshop on Argument Mining zu entnehmen ist.

Beispiel für die Kategorisierung eines Beitrages in Sätze mit Vorschlag oder Zustandsbeschreibung: links die automatisierte Klassifikation, rechts die manuelle Kodierung. Auch wenn das Modell noch Fehler macht, ist die Zuverlässigkeit insgesamt schon sehr hoch.

Die Expertinnen und Experten konnten die Zuordnung in der Regel nachvollziehen, allerdings trifft es nur teilweise den Bedarf in der Beteiligungspraxis. So lassen sich aus Beschreibungen von Situationen vor Ort in der Regel auch häufig Vorschläge ableiten, bzw. aus Vorschlägen auch Einschätzungen der Situation vor Ort. Hier würde zunächst einmal vor allem eine Hervorhebung von solchen inhaltlich relevanten Sätzen (im Gegensatz zu allgemeinen Informationen im Beitrag) weiterhelfen, um eine Konzentration auf das Wesentliche zu ermöglichen. Auch wäre eine Unterscheidung in konkrete Vorschläge vs. allgemeine Forderungen oder Kritik an bestehenden Verhältnissen denkbar.

Eine von allem geteilte Feststellung war, dass der Auswertungsprozess immer das Lesen und Abwägen jedes einzelnen Beitrags durch die Verantwortlichen erfordert, nicht zuletzt um sicherzustellen, dass alle Beiträge gleich und fair behandelt werden. Während eine Vorsortierung oder eine Priorisierung wichtig ist, um die Bearbeitung durch die Verantwortlichen zu erleichtern, darf ein Algorithmus nie die finale Entscheidung über die aus einem Beitrag erwachsenden Konsequenzen haben. So ist auch sichergestellt, dass mögliche Fehlzuordnungen im Rahmen der automatisierten Klassifikation erkannt werden und die Entscheidungsprozesse transparent und nachvollziehbar bleiben.

Als Folge dieser grundlegenden Feststellung muss eine Automatisierung also vor allem darauf angelegt sein, die mit der Auswertung betrauten Personen in ihrer praktischen Arbeit zu unterstützen. Die Teilnehmenden des Workshops haben dabei vor allem die Rolle der thematischen Klassifikation von Beiträgen betont. Im Kontext der Verfahren im Fokus von CIMT, erfordert das hier vor allem die Zuordnung von Beiträgen zu verkehrsrelevanten Kategorien. Dabei gilt es zwischen generischen und prozess-spezifischen Kategorien zu unterscheiden. Einerseits gibt es eine ganze Reihe von Themen, die für alle Beteiligungsverfahren mit einem Mobilitätsfokus relevant sind. Dazu zählt die Erkennung von Verkehrsmitteln oder bestimmten verkehrsrelevanten Themen, z.B. Verkehrssicherheit oder Mobilitätsmanagement. Diese eignen sich insbesondere für Verfahren, die überwachtes Lernen anwenden, da die Erkennung vorab (auch auf anderen, vergleichbaren Datensätzen) trainiert werden kann. Im Gegensatz dazu haben viele der Beteiligungsverfahren aber auch immer spezielle Themen, die nicht vorab feststehen, sondern sich erst in der konkreten Beteiligung ergeben. Hier müsste dann gegebenenfalls auf nicht-überwachte Verfahren zurückgegriffen werden, die dann nach Abschluss eines Verfahrens die Menge der Beiträge nach Ähnlichkeiten (z.B. in der Wortverteilung) analysieren und clustern.

Zusätzliche inhaltliche Klassifikationen, die im Rahmen des Workshops vorgeschlagen wurden, umfassten:

  • die Verortung von Vorschlägen (an der wir auch schon arbeiten)
  • die Erkennung von Vorschlägen, die rasches Handeln erfordern (z.B. Hinweis auf akute Gefahrenstellen)
  • Unterscheidung der Konkretheit von Vorschlägen (an der wir auch schon arbeiten)

Darüber hinaus wollten wir von den Workshopteilnehmenden wissen, in welcher Form eine solche Automatisierung dann auch den Auswertungsprozess sinnvoll unterstützen kann. Dazu haben wir einige mögliche Vorschläge für die Visualisierung der durch die Modelle vorgenommenen Klassifikationen gezeigt.

Beispielhafte Visualisierung der Funktionalität einer möglichen Softwareanwendung, die zu einem Beitrag thematisch ähnliche Beiträge anzeigt und eine weitere Filterung (z.B. nach räumlicher Nähe) erlaubt.

Hier war eine deutliche Präferenz für die Möglichkeit, gleichzeitige mehrere Themenschwerpunkte auswählen und visualisieren zu können (Anzeige von Schnittmengen). Um die auf Natural Language Processing basierenden Modelle in der Praxis auch anwendbar zu machen, bedarf es darüber hinaus einer geeigneten Softwarelösung, für die noch weitere Anregungen gemacht wurden:

  • die Visualisierung der klassifizierten Beiträge, z.B. eine Übersicht über alle Beiträge einer Kategorie
  • Möglichkeit der manuellen Nachkodierung von Beiträgen zulassen
  • Ausgabe von Überblickstatistiken über alle Beiträge eines Verfahrens (z.B. Anzahl der Vorschläge in einer bestimmten Kategorie)
  • Angabe eines Zuverlässigkeitswerts als Indikator dafür, wie „sicher“ sich der Algorithmus bei der Zuordnung ist
  • weitergehende Informationen zu Beiträgen erfassbar machen, z.B.
    • gelesen/ungelesen
    • Bearbeitungsstatus
    • Verantwortlichkeiten

Wir bedanken uns bei allen Teilnehmenden für die Zeit und den wichtigen Input. Insgesamt konnten wir damit wertvolle Erkenntnisse für die weitere Entwicklung von Analysewerkzeugen gewinnen. Einige davon befinden sich aktuell bereits ohnehin in der Entwicklung (z.B. die Erkennung von Verortungen oder die thematische Kodierung). Wir sind zuversichtlich, dazu bald weitere Ergebnisse zu präsentieren und damit einen weiteren Schritt zu machen, um die Verantwortlichen in der Beteiligungspraxis gezielt bei der Auswertung zu unterstützen.

Robuste Klassifikation von Argumentationskomponenten in Bürger*innenbeteiligungsverfahren zur Verkehrsplanung

In dieser Veröffentlichung des Workshop on Argument Mining befassen sich Julia Romberg und Stefan Conrad mit der Robustheit von Klassifikationsalgorithmen für Argument Mining, um zuverlässige Modelle zu erstellen, die über verschiedene Datensätze hinweg generalisieren.

Zusammenfassung

Öffentlichkeitsbeteiligungsverfahren ermöglichen es den Bürger*innen, sich an kommunalen Entscheidungsprozessen zu beteiligen, indem sie ihre Meinung zu bestimmten Themen äußern. Kommunen haben jedoch oft nur begrenzte Ressourcen, um eine möglicherweise große Menge an Textbeiträgen zu analysieren, welche zeitnah und detailliert ausgewertet werden müssen. Eine automatisierte Unterstützung bei der Auswertung kann daher hilfreich sein, z.B. um Argumente zu analysieren.

In diesem Paper befassen wir uns (A) mit der Identifizierung von argumentativen Diskurseinheiten und (B) mit deren Klassifizierung als Prämisse (premise) oder Schlussfolgerung (major position) in deutschen Bürger*innenbeteiligungsprozessen. Das Ziel unserer Arbeit ist es, Argument Mining für den Einsatz in Kommunen nutzbar zu machen. Wir vergleichen verschiedene Argument-Mining-Ansätze und entwickeln ein generisches Modell, das erfolgreich Argumentstrukturen in verschiedenen Datensätzen der verkehrsbezogenen Stadtplanung erkennen kann. Wir führen einen neuen Datenkorpus ein, der fünf Beteiligungsprozesse umfasst. In unserer Evaluierung erreichen wir hohe Makro-F1-Werte (0,76 – 0,80 für die Identifizierung argumentativer Einheiten; 0,86 – 0,93 für deren Klassifizierung). Darüber hinaus verbessern wir frühere Ergebnisse für die Klassifizierung von argumentativen Einheiten in einem ähnlichen deutschen Online-Partizipationsdatensatz.

Ergebnisse

  • Wir haben eine umfassende Evaluierung von Methoden des maschinellen Lernens in fünf Bürger*innenbeteiligungsverfahren in deutschen Kommunen durchgeführt, die sich in Format (Online-Beteiligungsplattformen und Fragebögen) und Prozessgegenstand unterscheiden.
  • BERT übertrifft bei beiden Aufgaben bisher veröffentlichte Argument-Mining-Ansätze für öffentliche Beteiligungsprozesse auf deutschsprachigen Daten und erreicht Makro-F1 Werte von 0,76 – 0,80 für die Identifizierung argumentativer Einheiten und Makro-F1 Werte von 0,86 – 0,93 für deren Klassifikation.
  • In einer datensatzübergreifenden Evaluierung können BERT-Modelle Argumentstrukturen in Datensätzen, die nicht Teil des Trainings waren, mit vergleichbarer Güte erkennen.
  • Eine solche Robustheit des Modells über verschiedene Beteiligungsprozesse hinweg ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur praktischen Anwendung des Argument Mining in Kommunen.

Publikation

Romberg, Julia; Conrad, Stefan (2021). Citizen Involvement in Urban Planning – How Can Municipalities Be Supported in Evaluating Public Participation Processes for Mobility Transitions?. In: Proceedings of the 8th Workshop on Argument Mining: 89-99, Punta Cana, Dominican Republic. Association for Computational Linguistics. https://aclanthology.org/2021.argmining-1.9.

Interdisziplinäres Seminar zur Erforschung von sozialem Status und Sprache

In diesem Semester bieten wir online das Masterseminar „Die Erforschung von sozialem Status und Sprache mit Hilfe von automatisierten Auswertungsmöglichkeiten“ an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf an.

Im Seminar wollen wir gemeinsam die Zusammenhänge von sozialem Status und Sprache am praktischen Beispiel von diskursiven Online-Beteiligungsverfahren untersuchen. Dabei soll die theoriebasierte Entwicklung einer soziologischen Fragestellung Hand-in-Hand mit der empirischen Untersuchung anhand von automatisierter Sprachverarbeitung (Natural Language Processing bzw. Text Mining) gehen. Dazu vermittelt das Seminar sowohl theoretische Hintergründe zur Beziehung von sprachlichem Kapital und sozialer Klasse sowie anderen demographischen Kategorien, als auch Fähigkeiten zur Untersuchung der Fragestellung durch automatisierte Inhaltsanalyse mit Hilfe von Verfahren des Natural Language Processing. Dazu werden sowohl die theoretischen Grundlagen dieser Techniken vermittelt, als auch deren Anwendung im Rahmen bestehender Softwarelösungen erprobt.

Zu Beginn des Seminars werden wir uns neben einer Einführung in die Soziolinguistik mit Theorien zum symbolischen Wert von sprachlichem Kapital und Macht von Bourdieu und Theorien zum machtfreien Diskurs in Anlehnung an Jürgen Habermas auseinandersetzen und diese auf das Thema politischer Beteiligung anwenden. Daran anschließend werden wir uns mit quantitativen Ansätzen zur Messbarkeit der verschiedenen Sprachindikatoren aus der Theorie auseinandersetzen, wie beispielsweise dem Informationsgehalt eines Beitrags oder dem verwendeten Vokabular. Diese sollen anhand existierender Softwarepakete in der Statistikumgebung R angewendet werden und auf ihre Nützlichkeit zur Beantwortung der Fragestellung von Sprache und Macht kritisch reflektiert werden.

Gegenstand der Untersuchung ist die Kommunikation im Rahmen von politischen Beteiligungsverfahren, konkret die von Bürger*innen verfassten Beiträge. Dazu nutzen wir Daten aus einer Befragung im Zusammenhang mit einem Beteiligungsverfahren in drei Städten in NRW, mit dem Bürger*innen Vorschläge zur Verbesserung des Radverkehrs in ihrer Stadt gemacht haben.

Auswertung des ersten Praxisworkshops der Nachwuchsforschungsgruppe CIMT

Als transdisziplinäres Forschungsprojekt möchten wir in regelmäßigen Abständen Vertreter*innen aus der Praxis der kommunalen Bürgerbeteiligung zu Workshops einladen, um mit Ihnen konkrete Fragestellungen im Zusammenhang mit unserer Forschung zu diskutieren. Im Mittelpunkt unseres ersten Praxisworkshops im Sommer 2020 stand die Frage, wie die Auswertung von Beiträgen technisch unterstützt werden kann und welche Anforderungen Praktiker*innen an eine Softwarelösung zur (teil-)automatisierten Unterstützung der Auswertung von Bürger*innenbeteiligung haben.

Bei kommunalen Beteiligungsverfahren geben Bürger*innen Vorschläge und Meinungen zu vorgegebenen Fragen ab. Damit diese in die weitere Planung einfließen können, müssen die Beiträge von den zuständigen Verwaltungen oder entsprechend beauftragten Dienstleister*innen ausgewertet werden. Gerade bei Partizipationsverfahren mit hoher Beteiligung kann die Auswertung ein hohes Maß an Ressourcen binden.

Im Ergebnis wird deutlich, dass es einen tatsächlichen Bedarf nach IT-Unterstützung bei der Auswertung gibt, da diese bislang in der Regel noch vorwiegend händisch erfolgt und entsprechend zeitaufwendig ist. Zu diesen Anforderungen gehört vor allem die Möglichkeit, Beiträge thematisch nach inhaltlichen Aspekten zu gruppieren. Weiterhin besteht Bedarf zur Unterstützung bei der Erkennung von Duplikaten und der Identifikation und Bewertung von konkreten Maßnahmen aus den Beiträgen. Dabei lauten zwei wesentliche Anforderungen, dass alle Beiträge gleichberechtigt berücksichtigt werden und dass automatisiert getroffene Entscheidungen transparent und nachvollziehbar sind.

Zusätzlich wurde durch den aktuellen Anlass im Rahmen des Praxisworkshops eine Befragung nach dem Einfluss der Covid-19-Pandemie auf die Arbeit mit Bürger*innenbeteiligung durchgeführt. Zusammenfassend zeigt sich eine hohe Verunsicherung, wie Bürger*innenbeteiligung während der Pandemie gut umgesetzt werden kann, sowie eine hohe Diskrepanz zwischen den verschiedenen Beteiligungsformaten. Während die Online-Beteiligung als kontaktloses Medium von der Lage profitieren kann, ist die Vor-Ort-Beteiligung stark betroffen.

Der ausführliche Bericht ist als Working Paper verfügbar.

Analyse der Anforderungen an eine Software zur (teil-)automatisierten Unterstützung bei der Auswertung von BeteiligungsverfahrenHerunterladen