Contribution to the methods of argumentation for decision making. Application to arbitration within the cereal industry.
Contribution aux méthodes d'argumentation pour la prise de décision. Application à l'arbitrage au sein de la filière céréalière.
Résumé
The objective of our work is to design a theoretical and methodological framework enabling decision support within a model of knowledge representation, illustrated by a case study from the cereal industry. The specific scope considered is the definition of food quality, for which we must consider different points of view (nutritional value, flavor quality, hygiene assurance of the products) and different stakeholders (industry workers, researchers, members of the general public) whose objectives diverge. The basis of our approach is the use of argumentation systems presented in AI literature. The argumentation systems are formal frameworks that aim to represent arguments, the interactions between these arguments and determine which statements are inferred by a set of arguments considered coherent. These statements may, for example, correspond to beliefs or to decisions to make. One of the most abstract formal frameworks, a benchmark in the field, is that proposed by Dung in 1995. In this context, an argumentation system is defined by a finite set of arguments and a binary relation on this set, called the attack relation. One can also view such a system as a labeled graph on which the vertices are the arguments and the edges represent the relationship of direct attack. An argument ''attacks'' another if the path from the first to the second is of an odd length and ''defends'' it if it is of an even length. An argument is inferable if it belongs to a set of arguments with some properties related to the notions of attack and defense. This is the basis for collective acceptability of arguments. Dung's argumentation framework was extended notably by the addition of preferences between arguments. These, aggregated to attacks, give a ''defeat'' relationship, changing the calculation of the collective acceptability of arguments. Thus, on the basis of collective acceptability, we propose a method for determining the similarities between two argumentation systems, in order to unify these abstract, preference-based argumentation frameworks. A contextual preferences-based argumentation framework is proposed (the preferences and the attacks between arguments have a contextual validity), methods of aggregations between attacks and preferences and the mergence between contexts are investigated in terms of consistency between the collectively accepted arguments. Consistency is obtained when such sets do not contain conflicts in terms of information conveyed and conclusions and/or decisions supported by their arguments. Our approach is based on three common trend of argumentation. Firstly, we propose a nested view of argumentation that meets the expectations of the ''micro'' trend, which attempts to define the internal structures of the argument. Secondly, we propose to generate attacks between arguments, based on the actions they support or reject. This allows us to investigate the concerns of the ''macro'' trend in the treatment of relationships between arguments in view of calculated collective acceptability. Finally, we investigate some aspects of the ''rhetoric'' trend, to determine the definition of audiences giving contextual strength to the argument and generating preferences. This last aspect allows us to establish such contextual recommendations. The entire approach, illustrated through situational examples and an application case, is included in an argumentation-based arbitration model, which in turn is implemented in a formalism of knowledge representation and reasoning (the conceptual graphs).
L'objectif de notre travail est la conception d'un cadre théorique et méthodologique permettant l'aide à la décision au sein d'un modèle de représentation des connaissances, illustré par un cas d'étude issu de la filière céréalière. Le domaine d'application plus particulièrement considéré est la définition de la qualité alimentaire, pour laquelle entrent en jeu différents points de vue (intérêt nutritionnel, qualités gustatives, sécurité sanitaire des produits) et différents acteurs (industriels, chercheurs, citoyens) dont les intentions divergent. La base de notre approche est l'utilisation de systèmes d'argumentation issus de la littérature en IA. Les systèmes d'argumentation sont des cadres formels visant à représenter des arguments, les interactions entre ces arguments, et à déterminer quels énoncés sont inférables par un ensemble d'arguments jugé cohérent, ces énoncés pouvant par exemple correspondre à des croyances ou à des décisions à prendre. L'un des cadres formels les plus abstraits, qui fait référence dans le domaine, est celui proposé par Dung en 1995. Dans ce cadre, un système d'argumentation est défini par un ensemble fini d'arguments et une relation binaire sur cet ensemble, appelée relation d'attaque. On peut également voir un tel système comme un graphe étiqueté dont les sommets sont les arguments et les arcs représentent la relation d'attaque directe. Un argument en "attaque'' un autre s'il existe un chemin de longueur impaire du premier au second, et il le ''défend'' s'il en existe un de longueur paire. Un argument est inférable s'il appartient à un ensemble d'arguments ayant certaines propriétés relatives aux notions d'attaque et de défense. C'est en ce sens que l'acceptabilité des arguments est dite collective. Le système d'argumentation de Dung a été étendu notamment par l'ajout de préférences entre arguments. Celles-ci, agrégées aux attaques, donnent une relation de ''défaite'', changeant le calcul de l'acceptabilité collective des arguments. Ainsi, sur la base de l'acceptabilité collective, nous proposerons une méthode pour déterminer l'équivalence entre deux systèmes d'argumentation afin d'unifier ces systèmes abstraits d'argumentation à base de préférences. Un système contextuel à base de préférences est ainsi proposé (les préférences et les attaques entre arguments ont une validité contextuelle), des méthodes d'agrégations entre attaques et préférences et de fusions entre contextes sont investiguées au regard de la consistance entre arguments collectivement acceptés. La consistance est obtenue lorsque de tels ensembles ne contiennent pas de conflits en termes d'informations véhiculées et de conclusions et/ou de décisions supportées au niveau de leurs arguments. Notre démarche s'appuie sur trois courants bien connus de l'argumentation : nous proposons une vue emboîtée de l'argument répondant aux attentes du courant ''micro'', qui s'attache à définir les structures internes de l'argument; nous proposons de générer des attaques entre arguments basées sur les actions qu'ils soutiennent ou qu'ils rejettent. Ceci nous permet de nous intéresser également aux préoccupations du courant ''macro'' pour le traitement des relations entre arguments en vue du calcul d'une acceptabilité collective. Enfin, nous nous intéressons à certains aspects du courant ''rhétorique'', à savoir la définition d'audiences donnant une force contextuelle à l'argument et générant des préférences. Ce dernier aspect nous permet notamment d'établir des recommandations contextuelles. L'ensemble de la démarche, illustrée au travers d'exemples situationnels et d'un cas d'application, est inclus dans un modèle d'arbitrage argumenté, lui même en partie implémenté dans un formalisme de représentation des connaissances et de raisonnement (les graphes conceptuels).
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