Élicitation incrémentale combinée à la recherche heuristique pour l'optimisation combinatoire multi-objectifs

Incremental elicitation combined with heuristic search for multi-objective combinatorial optimization

• Auteur / Autrice : Cassandre Leroy
• Direction : Patrice Perny, Thibaut Lust
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et technologies de l'information et de la communication
• Date : Soutenance le 05/12/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LIP6 (1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Daniel Vanderpooten
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nawal Benabbou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laetitia Jourdan, Matthieu Basseur

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matroïdes

Intelligence artificielle

Décision multicritère

Optimisation combinatoire

Systèmes d'aide à la décision

Mots clés libres

Élicitation des préférences

Aide à la décision

Optimisation combinatoire

Métaheuristique

Décision multicritère

Matroïde

Elicitation

Combinatorial optimization

Multicriteria decision

Résumé

Cette thèse s'intéresse à la résolution de problèmes de décision sur domaine combinatoire par des méthodes d'élicitation incrémentale des préférences basée le regret pour l'optimisation interactive. On se situe à l'intersection de la théorie de la décision, de la recherche opérationnelle et de l'intelligence artificielle, en théorie de la décision algorithmique. On suppose que les préférences du décideur peuvent être représentées par une fonction de scalarisation paramétrée (somme pondérée, OWA et intégrale de Choquet), mais que les paramètres (par exemple, le jeu de poids) ne sont pas connus au départ. L'apprentissage actif des paramètres est entremêlé à la résolution du problème dans le but d'apprendre seulement la part d'information sur ce paramètre qui est utile pour résoudre le problème donnée. L'originalité de ces travaux réside dans la conception de méthodes fondées sur la recherche heuristique couplée à l'élicitation incrémentale pour déterminer la meilleure solution du décideur. Nous proposons d'abord deux méthodes pour résoudre des problèmes d'optimisation combinatoire multi-objectifs avec des préférences imprécises, la première basée sur la recherche locale et la seconde sur un algorithme génétique. Nous proposons ensuite deux approches permettant l'élicitation d'une fonction d'ensemble linéaire, sous-modulaire et super-modulaire avec la construction d'un sous-ensemble indépendant optimal soumis à une contrainte de matroïde. La première approche est basée sur un algorithme glouton et l'autre sur la recherche locale. Afin de démontrer l'efficacité pratique de nos approches, nos algorithmes sont testés numériquement sur différents problèmes et évalués en termes de temps de calcul, de nombre de requêtes et d'erreur empirique.

This thesis is concerned with solving combinatorial domain decision problems using incremental regret-based preference elicitation methods for interactive optimization. It is situated at the intersection of decision theory, operations research and artificial intelligence, in algorithmic decision theory. It is assumed that the decision maker's preferences can be represented by a parameterised scalarization function (weighted sum, OWA and Choquet integral), but the parameters (e.g. set of weights) are not known at the beginning. The active learning of the parameters is intertwined with the solution of the problem in order to learn only that part of the information about the parameter that is useful to solve the given problem. The originality of this work lies in the use of methods based on heuristic search coupled with incremental elicitation to determine the best solution for the decision maker. In first we propose two methods for solving multi-objective combinatorial optimisation problems with imprecise preferences, the first based on local search and the second on a genetic algorithm. We then propose two approaches for the elicitation of a linear, submodular and super-modular set function with the construction of an optimal independent subset subject to a matroid constraint. The first approach is based on a greedy algorithm and the other on local search. In order to demonstrate the practical effectiveness of our approaches, our algorithms are numerically tested on different problems and evaluated in terms of computation time, number of queries and empirical error.