Appendix A
Questionnaire: German Version
Fragebogen: Fruchtfolgeplanung
Name:
Namentliche Erwähnung in der Arbeit: JA □ NEIN□
Tätigkeit/Beruf:
Firma/Organisation:
Fragenblock 1: Persönlichen Erfahrung mit Fruchtfolgeplanung
Fragenblock 2: Fruchtfolgen, die von unseren Modellen bestimmt wurden
Das Ziel der Fruchtfolgen ist es, das erwartete Einkommen pro Hektar unter Einhaltung gewisser Regeln (z.B.: Stickstoffgehalt im Boden) zu maximieren. Für die Berechnung der Fruchtfolgen wurden 2 Fälle unterschieden:
Das erwartete Einkommen pro Hektar für eine Pflanze verändert sich nicht von Jahr zu Jahr = Risiko nicht berücksichtigt
Das erwartete Einkommen pro Hektar für eine Pflanze unterliegt gewissen Schwankungen, die z.B. durch das Wetter hervorgerufen werden können = Risiko berücksichtigt
Im Folgenden sind beispielhaft einige Fruchtfolgen angeführt, die von meinen Modellen erzeugt wurden. Es gibt 6 verschiedene Startpflanzen. Pro Startpflanze werden entweder 3 oder 2 Fruchtfolgen verglichen bzw. Ihre Meinung zu einer bestimmten Fruchtfolge gefragt. Der Zeitraum der Fruchfolgeplanung liegt immer bei 5 Jahren.
Startpflanze: Sommergerste
A: Sommergerste → Luzerne → Ölkürbis → Winterweichweizen → Kartoffeln
B: Sommergerste → Winterweichweizen → Kartoffeln → Winterdinkel → Linsen
Welche dieser Strategien würden Sie bevorzugen? A □ B □
Warum?
Wie riskant ist Strategie A in Bezug auf das erwartete Einkommen gegenüber externen Einflüssen (z.B. Wetterschwankungen) auf einer Skala von 1 bis 5?
1:gar nicht riskant□, 2:nicht riskant □, 3:akzeptabel □, 4:riskant □, 5:sehr riskant □
Wie riskant ist Strategie B in Bezug auf das erwartete Einkommen gegenüber externen Einflüssen (z.B. Wetterschwankungen) auf einer Skala von 1 bis 5?
1:gar nicht riskant□, 2:nicht riskant □, 3:akzeptabel □, 4:riskant □, 5:sehr riskant □
Startpflanze: Körnererbse
A: Körnererbse → Winterdinkel → Hanf → Winterroggen → Hanf
B: Körnererbse → Wintertriricale → Ölkürbis → Winterweichweizen → Kartoffel
C: Körnererbse → Wintertriricale → Buchweizen → Sommerhafer → Winterweichweizen
Welche dieser Strategien würden Sie bevorzugen? A □ B □ C □
Warum?
Wie riskant ist Strategie A in Bezug auf das erwartete Einkommen gegenüber externen Einflüssen (z.B. Wetterschwankungen) auf einer Skala von 1 bis 5?
1:gar nicht riskant□, 2:nicht riskant □, 3:akzeptabel □, 4:riskant □, 5:sehr riskant □
Wie riskant ist Strategie B in Bezug auf das erwartete Einkommen gegenüber externen Einflüssen (z.B. Wetterschwankungen) auf einer Skala von 1 bis 5?
1:gar nicht riskant□, 2:nicht riskant □, 3:akzeptabel □, 4:riskant □, 5:sehr riskant □
Wie riskant ist Strategie C in Bezug auf das erwartete Einkommen gegenüber externen Einflüssen (z.B. Wetterschwankungen) auf einer Skala von 1 bis 5?
1:gar nicht riskant□, 2:nicht riskant □, 3:akzeptabel □, 4:riskant □, 5:sehr riskant □
Startpflanze: Körnermais
A: Körnermais → Sojabohne → Ölkürbis → Winterweichweizen → Kartoffeln
B: Körnermais → Luzerne → Winterweichweizen → Kartoffel → Winterdinkel
Welche dieser Strategien würden Sie bevorzugen? A □ B □
Warum?
Wie riskant ist Strategie A in Bezug auf das erwartete Einkommen gegenüber externen Einflüssen (z.B. Wetterschwankungen) auf einer Skala von 1 bis 5?
1:gar nicht riskant□, 2:nicht riskant □, 3:akzeptabel □, 4:riskant □, 5:sehr riskant □
Wie riskant ist Strategie B in Bezug auf das erwartete Einkommen gegenüber externen Einflüssen (z.B. Wetterschwankungen) auf einer Skala von 1 bis 5?
1:gar nicht riskant□, 2:nicht riskant □, 3:akzeptabel □, 4:riskant □, 5:sehr riskant □
Startpflanze: Sommerhafer
A: Sommerhafer → Buchweizen → Winterdinkel → Sojabohne → Ölkürbis
B: Sommerhafer → Winterweichweizen → Kartoffeln → Winterdinkel → Sojabohne
C: Sommerhafer → Klee → Winterweichweizen → Kartoffeln → Winterdinkel
Welche dieser Strategien würden Sie bevorzugen? A □ B □ C □
Warum?
Wie riskant ist Strategie A in Bezug auf das erwartete Einkommen gegenüber externen Einflüssen (z.B. Wetterschwankungen) auf einer Skala von 1 bis 5?
1:gar nicht riskant□, 2:nicht riskant □, 3:akzeptabel □, 4:riskant □, 5:sehr riskant □
Wie riskant ist Strategie B in Bezug auf das erwartete Einkommen gegenüber externen Einflüssen (z.B. Wetterschwankungen) auf einer Skala von 1 bis 5?
1:gar nicht riskant□, 2:nicht riskant □, 3:akzeptabel □, 4:riskant □, 5:sehr riskant □
Wie riskant ist Strategie C in Bezug auf das erwartete Einkommen gegenüber externen Einflüssen (z.B. Wetterschwankungen) auf einer Skala von 1 bis 5?
1:gar nicht riskant□, 2:nicht riskant □, 3:akzeptabel □, 4:riskant □, 5:sehr riskant □
Startpflanze: Kartoffeln (Alle Fälle gleich)
A: Kartoffeln → Winterweichweizen → Ölkürbis → Sojabohne → Winterweichweizen
Wie riskant ist Strategie A in Bezug auf das erwartete Einkommen gegenüber externen Einflüssen (z.B. Wetterschwankungen) auf einer Skala von 1 bis 5?
1:gar nicht riskant□, 2:nicht riskant □, 3:akzeptabel □, 4:riskant □, 5:sehr riskant □
Startpflanze: Winterroggen
A: Winterroggen → Ölkürbis → Sojabohne → Winterweichweizen → Kartoffeln
B: Winterroggen → Ölkürbis → Winterweichweizen → Kartoffeln → Winterdinkel
Welche dieser Strategien würden Sie bevorzugen? A □ B □
Warum?
Wie riskant ist Strategie A in Bezug auf das erwartete Einkommen gegenüber externen Einflüssen (z.B. Wetterschwankungen) auf einer Skala von 1 bis 5?
1:gar nicht riskant□, 2:nicht riskant □, 3:akzeptabel □, 4:riskant □, 5:sehr riskant □
Wie riskant ist Strategie B in Bezug auf das erwartete Einkommen gegenüber externen Einflüssen (z.B. Wetterschwankungen) auf einer Skala von 1 bis 5?
1:gar nicht riskant□, 2:nicht riskant □, 3:akzeptabel □, 4:riskant □, 5:sehr riskant □
Fragenblock 3: Erklärbarkeit und Vertrauen in Vorschläge von künstlicher Intelligenz
-
Können Sie aus den folgenden Grafiken erkennen, warum das Modell zu seinen Entscheidungen gekommen ist? Können Sie die Folgen und Risiken abschätzen, die der Anbau einer Pflanze hätte? (Anmerkung: Hier wurden den Experten Grafik 7 und Grafik 8 gezeigt)
JA □ NEIN□
-
Hätten Sie mehr Vertrauen in Fruchtfolgepläne, die von einer KI vorgeschlagen werden, wenn erklärende Grafiken, wie die gerade gezeigten, verwendet werden um den Entscheidungsprozess nachvollziehbar zu machen?
JA □ NEIN□
Warum?
Welche Bedenken haben Sie beim Einsatz von KI in der Fruchtfolgeplanung?
Welche Möglichkeiten sehen Sie beim Einsatz von KI in der Fruchtfolgeplanung?
Questionnaire: English Version
Questionnaire: Crop Rotation Planning
Name:
Mention by name in the work: YES □ NO□
Job/Profession:
Company/Organisation:
Question Block 1: Personal experience with crop rotation planning
Question Block 2: Crop Rotation originating from our models
The goal of the crop rotation is to maximise the expected income per hectare while considering predefined rules (e.g., Soil nitrogen levels). There are 2 different cases that were considered when computing the crop rotations:
The expected income per hectare for a crop does not change from year to year = Risk not considered
The expected income per hectare for a crop is subject to fluctuations, which might arise, for example, due to weather patterns = Risk considered
The following are examples of some crop rotations produced by our models. There are 6 different starting plants. For each starting plant, either 3 or 2 crop rotations are compared, or, in one case, your opinion on a particular crop rotation is asked. The crop rotation planning period is always 5 years.
Starting crop: Spring Barley
A: Spring Barley → Lucernes → Oilpumpkin → Winter Soft Wheat → Potatoes
B: Spring Barley → Winter Soft Wheat → Potatoes → Winter Spelt → Lentils
Which of these strategies do you prefer? A □ B □
Why?
On a scale of 1 to 5, how risky is strategy A in terms of expected income in relation to external influences (e.g. weather fluctuations)?
1:not risky at all□, 2:not risky □, 3:acceptable □, 4:risky □, 5:very risky □
On a scale of 1 to 5, how risky is strategy B in terms of expected income in relation to external influences (e.g. weather fluctuations)?
1:not risky at all□, 2:not risky □, 3:acceptable □, 4:risky □, 5:very risky □
Starting Crop: Grain Peas
A: Grain Peas → Winter Spelt → Hemp → Winter Rye → Hemp
B: Grain Peas → Winter Triticale → Oilpumpkin → Winter Soft Wheat→ Potatoes
C: Grain Peas → Winter Triticale → Buckwheat → Summer Oat → Winter Soft Wheat
Which of these strategies do you prefer? A □ B □ C □
Why?
On a scale of 1 to 5, how risky is strategy A in terms of expected income in relation to external influences (e.g. weather fluctuations)?
1:not risky at all□, 2:not risky □, 3:acceptable □, 4:risky □, 5:very risky □
On a scale of 1 to 5, how risky is strategy B in terms of expected income in relation to external influences (e.g. weather fluctuations)?
1:not risky at all□, 2:not risky □, 3:acceptable □, 4:risky □, 5:very risky □
On a scale of 1 to 5, how risky is strategy C in terms of expected income in relation to external influences (e.g. weather fluctuations)?
1:not risky at all□, 2:not risky □, 3:acceptable □, 4:risky □, 5:very risky □
Starting Crop: Grain Maize
A: Grain Maize → Soybeans → Oilpumpkin → Winter Soft Wheat → Potatoes
B: Grain Maize → Lucernes → Winter Soft Wheat → Potatoes → Winter Spelt
Which of these strategies do you prefer? A □ B □
Why?
On a scale of 1 to 5, how risky is strategy A in terms of expected income in relation to external influences (e.g. weather fluctuations)?
1:not risky at all□, 2:not risky □, 3:acceptable □, 4:risky □, 5:very risky □
On a scale of 1 to 5, how risky is strategy B in terms of expected income in relation to external influences (e.g. weather fluctuations)?
1:not risky at all□, 2:not risky □, 3:acceptable □, 4:risky □, 5:very risky □
Starting Crop: Summer Oat
A: Summer Oat → Buckwheat → Winter Spelt → Soybeans → Oilpumpkin
B: Summer Oat → Winter Soft Wheat → Potatoes → Winter Spelt → Soybeans
C: Summer Oat → Clover → Winter Soft Wheat → Potatoes → Winter Spelt
Which of these strategies do you prefer? A □ B □ C □
Why?
On a scale of 1 to 5, how risky is strategy A in terms of expected income in relation to external influences (e.g. weather fluctuations)?
1:not risky at all□, 2:not risky □, 3:acceptable □, 4:risky □, 5:very risky □
On a scale of 1 to 5, how risky is strategy B in terms of expected income in relation to external influences (e.g. weather fluctuations)?
1:not risky at all□, 2:not risky □, 3:acceptable □, 4:risky □, 5:very risky □
On a scale of 1 to 5, how risky is strategy C in terms of expected income in relation to external influences (e.g. weather fluctuations)?
1:not risky at all□, 2:not risky □, 3:acceptable □, 4:risky □, 5:very risky □
Starting Crop: Potatoes (All cases identical)
A: Potatoes → Winter Soft Wheat → Oilpumpkin → Soybeans → Winter Soft Wheat
On a scale of 1 to 5, how risky is strategy A in terms of expected income in relation to external influences (e.g. weather fluctuations)?
1:not risky at all□, 2:not risky □, 3:acceptable □, 4:risky □, 5:very risky □
Starting Crop: Winter Rye
A: Winter Rye → Oilpumpkin → Soybeans → Winter Soft Wheat → Potatoes
B: Winter Rye → Oilpumpkin → Winter Soft Wheat → Potatoes → Winter Spelt
Which of these strategies do you prefer? A □ B □
Why?
On a scale of 1 to 5, how risky is strategy A in terms of expected income in relation to external influences (e.g. weather fluctuations)?
1:not risky at all□, 2:not risky □, 3:acceptable □, 4:risky □, 5:very risky □
On a scale of 1 to 5, how risky is strategy B in terms of expected income in relation to external influences (e.g. weather fluctuations)?
1:not risky at all□, 2:not risky □, 3:acceptable □, 4:risky □, 5:very risky □
Question Block 3: Explainability and trust in artificial intelligence suggestions
-
Can you recognise from the following diagrams why the model came to its decisions? Can you estimate the consequences and risks of growing a plant? (Note: Here, we showed
Figure 7 and
Figure 8 to the domain experts)
YES □ NO□
-
Would you have more confidence in crop rotation plans proposed by an AI if explanatory graphics, such as those just shown, were used to make the decision-making process comprehensible?
YES □ NO□
Why?
What concerns do you have about the use of AI in crop rotation planning?
What opportunities do you see for the use of AI in crop rotation planning?