Trace-based reasoning for user assistance and recommendations

par Raafat Zarka

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Elöd Egyed-Zsigmond et de Alain Mille.

Le président du jury était Sylvie Calabretto.

Le jury était composé de Elöd Egyed-Zsigmond, Alain Mille, Sylvie Calabretto, Agnar Aamodt, Serge Garlatti, Amélie Cordier, Sylvie Després, Miltos Petridis.

Les rapporteurs étaient Agnar Aamodt, Serge Garlatti.

  • Titre traduit

    Raisonnement à partir de l'expérience tracée pour l'assistance à l'utilisateur et les recommandations


  • Résumé

    Dans le domaine des environnements numériques, un enjeu particulier consiste à construire des systèmes permettant aux utilisateurs de partager et de réutiliser leurs expériences. Cette thèse s'intéresse à la problématique générale des recommandations contextuelles pour des applications web dans un contexte particulier : tâche complexes, beaucoup de données, différents types d'utilisateurs (du débutant au professionnel), etc. Nous cherchons à fournir une assistance à l'utilisateur en prenant en compte le contexte et la dynamique des tâches que l'utilisateur effectue. On cherche à fournir des recommandations dynamiques qui sont enrichies au fur et à mesure des expériences. Pour fournir ces recommandations dynamiques, nous nous appuyons sur le Raisonnement à Partir de l'Expérience Tracée (RàPET). Dans le RàPET, les traces d'interaction constituent d'importants conteneurs de connaissances. Ces traces permettent de mieux comprendre le comportement des utilisateurs et leurs activités. Par conséquent, elles représentent également le contexte de l'activité. Les traces peuvent donc venir nourrir un assistant à partir d'expérience en lui fournissant des connaissances appropriées. Dans cette thèse, nous présentons un état de l'art sur les systèmes d'assistances dynamiques et nous rappelons les concepts généraux des systèmes à base de traces. Nous avons proposé une formalisation des traces modélisées et des processus qui permettent de manipuler ces traces. Nous avons notamment défini une méthode pour établir des mesures de similarité afin de comparer des traces modélisées. Nous avons implémenté ces propositions dans un outil appelé TStore. Cet outil permet le stockage, la transformation, la gestion et la réutilisation des traces modélisées. Ensuite, nous avons proposé un mécanisme de rejouage de traces pour permettre aux utilisateurs de revenir à un état précédent de l'application. Enfin, nous avons décrit une approche de recommandations à partir de traces. Le moteur de recommandations est alimenté par les traces d'interactions laissée par les précédents utilisateurs de l'application. Cette approche s'appuie sur les mesures de similarité proposées plus haut. Nous avons validé nos contributions théoriques à l'aide de deux applications web : SAP BusinessObjects Explorer pour l'analyse de données, et Wanaclip pour la génération semi-automatique de clips vidéos. Le mécanisme de rejouage de traces est démontré dans SAP BusinessObjects Explorer. Les recommandations à base de traces sont illustrées dans l'application Wanaclip. Dans la dernière partie du manuscrit, nous mesurons les performances de TStore et la qualité des recommandations et des mesures de similarité qu'il implémente. Nous discutons aussi des résultats du sondage que nous avons appliqué aux utilisateurs de Wanaclip pour mesurer leur satisfaction. Nos évaluations montrent que notre approche offre des recommandations satisfaisantes et un bon temps de réponse.


  • Résumé

    In the field of digital environments, a particular challenge is to build systems that enable users to share and reuse their experiences. In this thesis, we are interested in the general problem of contextual recommendations for specific web applications in a particular context: complex tasks, huge amount of data, various types of users (from novice to professional), etc. We focus on providing user assistance which takes into account the context and the dynamics of users’ tasks. We seek to provide dynamic recommendations that are enriched by new experiences over time. To provide these dynamic recommendations, we make use of Trace-Based Reasoning (TBR). TBR is a recent artificial intelligence paradigm that draws its inspiration from Case-Based Reasoning. In TBR, interaction traces act as an important knowledge container. They help to understand users’ behaviors and their activities. Therefore, they reflect the context of the activity. Traces can feed an experience-based assistant with the adequate and appropriate knowledge. In this thesis, we introduce a state of the art about dynamic assistance systems and the general concepts of Trace-Based Systems. In order to provide experience-based assistance, we have made several contributions. First, we propose a formal representation of modeled traces and a description of the processes involved in their manipulation. Notably, we define a method for computing similarity measures for comparing modeled traces. These proposals have been implemented in a framework named TStore for the storage, transformation, management, and reuse of modeled traces. Next, we describe a trace replay mechanism enabling users to go back to a particular state of the application. This mechanism supports impact propagation of changes during the replay process. Last, we define a recommendation approach based on interaction traces. The recommendation engine is fed by interaction traces left by previous users of the application and stored in a manager, such as TStore. This approach facilitates knowledge sharing between communities of users and relies, among other things, on the similarity measures mentioned above. We have validated our theoretical contributions on two different web applications: SAP BusinessObjects Explorer for data reporting and Wanaclip for generating video clips. The trace replay mechanism is demonstrated in SAP BusinessObjects. Trace-Based Reasoning recommendations are illustrated with Wanaclip to guide users in both video selection, and the actions to perform in order to make quality video clips. In the last part of this manuscript, we measure the performances of TStore and the quality of recommendations and similarity measures implemented in TStore. We also discuss the results of the survey that the users of Wanaclip answered in order to measure their satisfaction. Our evaluations show that our approach offers satisfactory recommendations and good response time.


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