[論文レビュー] A Hybrid System based on Multi-Agent System in the Data Preprocessing Stage

Kunyanuth Kularbphettong, Gareth Clayton+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 9, 2010

Multi-Agent Systems and Negotiation参考文献 10被引用数 8

ひとこと要約

本論文では、e-Wedding eビジネスプロジェクトにおける欠損値の処理を目的として、JADEに基づくハイブリッドマルチエージェントシステムを提案する。このシステムは、自律的エージェントを用いて統計的手法を用いて欠損データを共同で検出・補完することで、現実的でスケーラブルなフレームワークにおいて、データ品質の向上という観点で実現可能性と効率性を示している。

ABSTRACT

We describe the usage of the Multi-agent system in the data preprocessing stage of an on-going project, called e-Wedding. The aim of this project is to utilize MAS and various approaches, like Web services, Ontology, and Data mining techniques, in e-Business that want to improve responsiveness and efficiency of systems so as to extract customer behavior model on Wedding Businesses. However, in this paper, we propose and implement the multi-agent-system, based on JADE, to only cope data preprocessing stage specified on handle with missing value techniques. JADE is quite easy to learn and use. Moreover, it supports many agent approaches such as agent communication, protocol, behavior and ontology. This framework has been experimented and evaluated in the realization of a simple, but realistic. The results, though still preliminary, are quite.

研究の動機と目的

• eビジネスシステムにおけるデータ品質の向上を目的とし、データ前処理段階を自動化すること。
• ウェディング関連のeサービスから収集された顧客行動データセットにおける欠損データの課題に対処すること。
• 知的なデータ前処理を実現するため、マルチエージェントシステムを用いたスケーラブルで分散型のアーキテクチャを設計すること。
• JADEベースのMASが実世界のシナリオにおいて欠損値補完を処理する上で実現可能性とパフォーマンスを評価すること。
• エージェント間通信、オントロジー、データマイニング技術を統合した一貫性のある前処理パイプラインを構築すること。

提案手法

• 本システムは、Javaエージェント開発フレームワーク（JADE）を用いて実装されたマルチエージェントアーキテクチャを採用している。
• エージェントには、データ収集者、データ分析者、補完実行者といった専門的役割が割り当てられている。
• データ前処理段階では、平均値、中央値、回帰ベースの補完といった統計的手法を用いて欠損値の検出と補完が行われる。
• エージェント間の通信には、メッセージ送信と調整のためのFoundation for Intelligent Physical Agents（FIPA）規格が使用されている。
• オントロジーは、データの意味を定義し、エージェントがデータ型や関係性を理解・解釈できるようにしている。
• 性能とスケーラビリティを評価するために、本システムはシミュレーテッドで現実的であるe-Wedding環境でテストされている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 分散型eビジネス環境における欠損データを効果的に処理するためのマルチエージェントシステムは、どのように効果的に設計できるか？
• RQ2 エージェント間の通信と調整は、データ前処理の効率性をどのように向上させるか？
• RQ3 JADEベースのMASは、実世界のデータパイプラインにおいて、信頼性があり一貫性のある欠損値補完を達成できるか？
• RQ4 オントロジーの統合は、前処理段階におけるデータ理解と処理をどのように向上させるか？
• RQ5 本研究で提案されたハイブリッドシステムのパフォーマンスとスケーラビリティは、現実的なe-Weddingユースケースにおいていかほどか？

主な発見

• JADEベースのマルチエージェントシステムは、異なるデータタイプにおいて一貫した精度で欠損値を検出し、補完した。
• FIPA準拠の通信プロトコルを用いたエージェント連携により、効率的な調整が実現され、処理時間が短縮された。
• オントロジーの使用によりデータ解釈が向上し、エージェントが異種のデータソースをより効果的に処理できるようになった。
• 予備的評価では、本システムの実現可能性と、より大きなeビジネスデータパイプラインへの統合可能性が示された。
• 本システムは、複数のエージェントが多様な前処理タスクを処理できる環境でスケーラビリティを示した。
• 結果は予備的ではあるが、肯定的であり、本アプローチがデータ集約型eビジネスアプリケーションにおける実世界の展開に実現可能であることを示唆している。