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sexta-feira, 3 de outubro de 2014

Qual a relação entre computação por humanos e sistemas distribuídos?

Computação por humanos (Human Computation) é uma área interdisciplinar. Maior parte da produção científica nessa área tem sido apresentada em veículos ligados a fatores humanos e inteligência artificial, como as conferências CHI, CSCW, KDD e AAAI. Apenas recentemente têm surgido veículos que se dedicam exclusivamente a computação por humanos, como a conferência HCOMP, que teve a primeira edição no ano passado, e o periódico Human Computation, que lançará o primeiro issue esta semana.

Em razão da pouca atividade nessa área na comunidade de sistemas distribuídos, nós encontramos diversos desafios quando começamos a desenvolver pesquisas em sistemas de computação por humanos no LSD em meados de 2012. Os dois desafios principais foram: 1) como modelar um sistema de computação por humanos como um tipo de sistema distribuído em que os processadores são seres humanos ao invés de máquinas? e 2) como colocar em perspectiva os aspectos que são inerentes desse novo tipo de sistema distribuído?.

Entendíamos que, ao tratar esses dois desafios, deixaríamos mais claro o espaço que existe para nós (e toda a comunidade de sistemas distribuídos) fazermos pesquisa nessa nova área. Isso resultou em um grande esforço no LSD para construir um arcabouço conceitual que nos permitisse olhar a área na perspectiva de sistemas distribuídos e ao mesmo tempo organizar a literatura sobre computação por humanos nessa perspectiva. Os resultados desse esforço estão apresentados no artigo "Considering human aspects on strategies for designing and managing distributed human computation" publicado recentemente no Journal of Internet Services and Applications.



Além dos pesquisadores que usam ou desenvolvem pesquisas em computação por humanos, a leitura desse artigo é fortemente recomendada para pesquisadores que estudam aplicações distribuídas e que têm interesse em fatores humanos em sistemas computacionais.

quarta-feira, 5 de junho de 2013

Estratégias de Obtenção de um Item Máximo em Computação por Humanos

Este trabalho foi publicado no XXXI Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores e Sistemas Distribuídos (SBRC 2013). É resultado da pesquisa de Iniciação Científica de Jeymisson Oliveira, desenvolvida com o auxílio de Lesandro Ponciano, Nazareno Andrade e Francisco Brasileiro.

Existem problemas que não são bem resolvidos com os sistemas computacionais atuais, por exemplo, encontrar onde está o wally na imagem abaixo é uma tarefa que não é resolvida de forma satisfatória (em termos de tempo e precisão) por computadores. Sistemas de computação por humanos tratam justamente desses problemas e visam orquestrar o trabalho de um grupo de trabalhadores com o objetivo de resolver um problema que não poderia ser resolvido de forma satisfatória com os  sistemas computacionais atuais.





Dentre os diversos problemas que a computação por humanos lida um problema bastante comum é a escolha de um item máximo. Como, por exemplo, a escolha de uma melhor tradução em um conjunto de traduções candidatas. Esse problema torna-se mais  complexo na medida em que a quantidade de frases aumenta. A solução mais simples para esse problema é comparar todos os candidatos e o candidato que for dito como máximo no maior número das comparações que participou é o item máximo. O problema dessa solução é que à medida em que os itens candidatos aumentam, são necessárias muitas comparações para se obter o item máximo.


O objetivo do nosso trabalho é tornar mais eficiente em termos de quantidade de tarefas necessárias para a obtenção do item máximo. Para isso nós propomos uma estratégia de eliminação múltipla de itens candidatos que objetiva eliminar múltiplos itens candidatos em uma comparação e com isso reduzir a quantidade de comparações necessárias para se obter o item máximo.


Quantidade de tarefas para se obter o item máximo
Economia de tarefas com eliminação múltipla
Para avaliar os benefícios da estratégia de eliminação múltipla nós analisamos  três algoritmos de obtenção de um item máximo existentes na literatura, o Tournament Selection(TS), 2-Max, e Tournament Max, e modelamos a quantidade de tarefas necessárias para a obtenção de um item máximo com a estratégia e sem  a estratégia de eliminação múltipla. Nesse caso obtivemos a quantidade de tarefas necessárias para se obter o item máximo para cada um dos algoritmos 2-Max, TM e TS, e a quantidade de tarefas necessárias com os algoritmos modificados 2-Max2 e TM2 para utilizarem a estratégia de eliminação múltipla. Portanto pudemos observar que a economia  obtida com relação ao número de tarefas quando utilizamos o algoritmo modificado 2-max2 no lugar do algoritmo do estado da arte 2-Max chega à níveis maiores que 50% à medida em que o número de itens candidatos |S| aumenta. 


Por fim para avaliar a utilização da estratégia de eliminação múltipla, nós desenvolvemos uma aplicação de obtenção de um item máximo que foi realizada por 108 trabalhadores, e possuía 520 comparações. Cada comparação deveria ser realizada no mínimo 3 vezes. Nessa aplicação os trabalhadores deveriam selecionar qual  das imagens possui a grade vermelha que melhor se encaixa entre as linhas e colunas das tabelas ou optar pela utilização da eliminação múltipla selecionando um botão que eliminaria as duas imagens. Com os resultados desse experimento, pudemos concluir que os trabalhadores convergem com relação à utilização da eliminação múltipla quando os itens não se adequam como item máximo (grades vermelhas que não se encaixam de maneira alguma entre as linhas e colunas das tabelas) e que eles também convergem em escolher um dos itens quando ele atende aos requisitos de um item máximo. Portanto há evidências de que a estratégia de eliminação múltipla proposta além de gerar uma economia com relação a quantidade de tarefas necessárias não insere erros na computação de obtenção de um item máximo.


A aplicação utilizada para experimento nesse trabalho está acessível aqui. Para mais detalhes veja nosso artigo Estratégias de Obtenção de um Item Máximo em Computação por Humanos.