[論文レビュー] Representing and Reasoning with Qualitative Preferences for Compositional Systems

Ganesh Ram Santhanam, Samik Basu+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 16, 2014

Semantic Web and Ontologies被引用数 1

ひとこと要約

本稿は、属性内順序と相対的属性重要度に基づく支配関係を用いて、組成的システムにおける定性的な好みを表現・推論する形式的枠組みを提案する。支配関係が、属性内好みが厳密部分順序であり、相対的重要度が区間順序である場合に厳密部分順序を形成することを確立し、これらの条件下で整合的で、弱完全性または完全性を満たすアルゴリズムを提供。実験的妥当性評価により、優れた解の品質と効率性が示された。

ABSTRACT

Many applications, e.g., Web service composition, complex system design, team formation, etc., rely on methods for identifying collections of objects or entities satisfying some functional requirement. Among the collections that satisfy the functional requirement, it is often necessary to identify one or more collections that are optimal with respect to user preferences over a set of attributes that describe the non-functional properties of the collection. We develop a formalism that lets users express the relative importance among attributes and qualitative preferences over the valuations of each attribute. We define a dominance relation that allows us to compare collections of objects in terms of preferences over attributes of the objects that make up the collection. We establish some key properties of the dominance relation. In particular, we show that the dominance relation is a strict partial order when the intra-attribute preference relations are strict partial orders and the relative importance preference relation is an interval order. We provide algorithms that use this dominance relation to identify the set of most preferred collections. We show that under certain conditions, the algorithms are guaranteed to return only (sound), all (complete), or at least one (weakly complete) of the most preferred collections. We present results of simulation experiments comparing the proposed algorithms with respect to (a) the quality of solutions (number of most preferred solutions) produced by the algorithms, and (b) their performance and efficiency. We also explore some interesting conjectures suggested by the results of our experiments that relate the properties of the user preferences, the dominance relation, and the algorithms.

研究の動機と目的

• 機能的制約を満たすオブジェクトの集合としての代替案が存在するシステムにおいて最適な組成を特定する課題に対処すること。
• コンポーネントオブジェクトの属性における定性的好みを形式化すること。これには属性内好みと属性間の相対的重要度が含まれる。
• ユーザーが指定した好みに基づいて組成を比較可能な支配関係を定義すること。
• 形式化された好み条件下で、最も好まれる妥当な組成の集合を特定するアルゴリズムを開発すること。
• シミュレーション実験を通じて、アルゴリズムの性能、解の品質、完全性特性を評価すること。

提案手法

• 本稿は、ユーザーが指定した属性に関する定性的好みに基づいて、組成に対する支配関係 ≻d を導入する。
• 属性値間の属性内好み関係 ≻′i を定義し、属性間の相対的重要度関係 ⊲ を定義する。
• 支配関係 ≻d は、与えられた好み構造下で、ある組成 C が少なくとも1つの属性で好まれており、他のすべての属性で劣っていない場合に、C が D を支配すると定義される。
• 本稿は、≻′i が厳密部分順序であり、⊲ が区間順序である場合に ≻d が厳密部分順序であることを証明する。
• 支配チェックを用いて非支配解の集合を維持しながら、段階的に妥当な組成を構築する関数的組成アルゴリズムである Algorithm 4 を提案する。
• 新たに非支配組成を追加できなくなった時点でアルゴリズムは終了し、指定された好み条件下で整合的かつ完全性を保証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ユーザー好みのどのような条件下で、支配関係 ≻d が厳密部分順序となるか。
• RQ2 提案された支配ベースのアルゴリズムは、すべての、一部の、または最も好まれる妥当な組成を特定できるか。
• RQ3 ユーザー好みの性質（例：区間順序対弱順序）が、アルゴリズムの完全性と整合性にどのように影響するか。
• RQ4 実際の応用において、解の品質と計算効率のトレードオフはどのようなものか。
• RQ5 好みの構造と支配関係が、得られる最も好まれる解の数にどのように影響するか。

主な発見

• 属性内好みが厳密部分順序であり、相対的重要度関係が区間順序である場合に、支配関係 ≻d は厳密部分順序である。
• ≻d が区間順序である場合、Algorithm 4 は整合的である。これは、実際に最も好まれる組成のみを返すことを意味する。
• ≻d が区間順序である場合、Algorithm 4 は弱完全性を満たす。これは、もしある最も好まれる組成が存在するならば、少なくとも1つは見つかるということを保証する。
• ≻d が弱順序である場合、Algorithm 4 は完全性を満たす。これは、すべての最も好まれる組成が返されることを意味する。
• シミュレーション結果から、アルゴリズムは優れた品質の解を効率的に得られ、最も好まれる解の数はユーザー好みの構造に依存することが示された。
• 実験結果から、相対的重要度における区間順序構造は、より良い解集合カバレッジとアルゴリズムの安定性をもたらすことが示唆された。