[論文レビュー] Compositional Conformance Checking of Nested Petri Nets and Event Logs of Multi-Agent Systems

Khalil Mecheraoui, Julio C. Carrasquel+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 16, 2020

Business Process Modeling and Analysis参考文献 13被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、マルチエージェントシステムにおけるネスト型ペトリネットとイベントログの構成的適合性チェック手法を提案する。イベントログをモデルの各コンポonent（システムネットとエージェントネット）に投影することで、独立した適合性チェックを可能にする。主な貢献は、イベントログがネスト型ペトリネットに完全に適合するための必要十分条件として、論理的証明を提示したことである。具体的には、イベントログが構文的に正しいことと、各コンポonentへの投影がその対応するモデルコンポonentに完全に適合していることの両方が満たされる場合に限り、ネスト型ペトリネット全体に完全に適合する。この結果、人工的な分解境界を導入せずに、適合性の正しさとコンポonent特有の診断が保証される。

ABSTRACT

This paper presents a compositional conformance checking approach between nested Petri nets and event logs of multi-agent systems. By projecting an event log onto model components, one can perform conformance checking between each projected log and the corresponding component. We formally demonstrate the validity of our approach proving that, to check fitness of a nested Petri net is equivalent to check fitness of each of its components. Leveraging the multi-agent system structure of nested Petri nets, this approach may provide specific conformance diagnostics for each system component as well as to avoid to compute artificial boundaries when decomposing a model for conformance checking.

研究の動機と目的

• 高並列性を示す大規模で複雑なマルチエージェントシステムにおける適合性チェックの課題に対処すること。
• 人工的な分解に依存し、コンポonent特有の診断を提供しない従来の適合性チェック手法の限界を克服すること。
• ネスト型ペトリネットの自然なモジュラリティを活用し、イベントログの構成的検証を可能にすること。
• ネスト型ペトリネットモデルにおけるグローバル適合性とコンポonent単位の適合性の等価性を形式的に確立すること。
• マルチエージェントシステムのプロセスマイニングにおける正確でコンポonentレベルの適合性診断の基盤を提供すること。

提案手法

• マルチエージェントシステムのイベントログを、システムネットと各エージェントネット（ネットトークン）に投影し、コンポonent特有の投影を取得する。
• トレースのアラインメントとバインディングの一貫性を用いて、ネスト型ペトリネットに関してイベントログの構文的正しさを定義する。
• ログの投影がモデルコンポonentに完全に適合するという形式的定義を、コンポonentのペトリネット内での有効な実行の存在として定義する。
• トークンがペトリネットであるようなネスト型ペトリネットの形式的モデルを用いる。これにより、内部行動を持つエージェントを表現できる。
• 形式的な定理と証明を通じて、グローバルなログ適合性とコンポonent単位の適合性の等価性を確立する。
• 各コンポonentの投影に対して、標準的な適合性チェック手法（例：リプレイ、アラインメント）を独立して適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 人工的な境界を導入せずに、ネスト型ペトリネットにおける適合性チェックを効果的に分解できるか？
• RQ2 グローバルなイベントログの適合性は、個々のモデルコンポonentへの投影の適合性と等価か？
• RQ3 マルチエージェントシステムにおけるログの投影から、信頼性のあるコンポonent特有の適合性診断を導出できるか？
• RQ4 構成的アプローチは、グローバル適合性チェックの正しさを保持するか？
• RQ5 ネスト型ペトリネットは、構成的検証を自然にサポートするように、マルチエージェントシステムをどのようにモデル化できるか？

主な発見

• イベントログがネスト型ペトリネットに完全に適合するための必要十分条件は、そのログがモデルに関して構文的に正しいことと、各コンポonentへの投影がその対応するモデルコンポonentに完全に適合していることの両方が満たされることである。
• 構成的アプローチにより、システムネットとエージェントネットコンポonentにおけるローカルなチェックを通じて、グローバル適合性の性質が保たれるため、正しさが保証される。
• ネスト型ペトリネットが持つ本質的なモジュラリティを活用することで、人工的な分解を回避でき、各ネットトークンが実際のエージェントを表す。
• 各投影が独立して適合性の問題について分析できるため、コンポonent特有の診断が自然にサポートされる。
• 等価定理の厳密な証明を通じて、形式的妥当性が裏付けられ、理論的整合性が確立されている。
• このフレームワークにより、高並列性を示す複雑なマルチエージェントシステムにおけるスケーラブルで正確な適合性チェックが可能になる。