Η Απαγωγική Συλλογιστική και η Θεωρία Παιγνίων σε γεωχωρικά προβλήματα

Abstract

Η Ανάλυση Χώρου (Spatial Analysis) χρησιμοποιεί μέχρι σήμερα τη Χωρική Συλλογιστική (Spatial Reasoning), αλλά περιορίζεται κυρίως σε χωρική στατιστική ανάλυση των παρατηρούμενων φαινομένων στο χώρο εκτελώντας γι’ αυτά ανάλυση προτύπων, εύρεση γεωστατιστικών δεικτών κτλ. Ένα τετριμμένο παράδειγμα είναι η χωρική ανάλυση του φαινομένου της εγκληματικότητας σε περιοχή, που θα έχει ως αποτέλεσμα την εύρεση των υποπεριοχών οι οποίες στατιστικά εμφανίζουν υψηλούς δείκτες εγκληματικότητας. Η πλέον συνήθης στρατηγική αντιμετώπισης είναι η ένταση της αστυνόμευσης σε αυτές ακριβώς τις υποπεριοχές. Όμως, αυτή η στρατηγική δεν επιδρά στην αιτία που προκαλεί το υπό εξέταση φαινόμενο, δηλαδή στους εγκληματίες, αλλά αποκλειστικά και μόνον στις παρατηρήσεις του φαινομένου. Το αποτέλεσμα είναι απλά η εγκληματικότητα να μετατοπίζεται ή να διαχέεται στον υπόλοιπο χώρο, καθώς ένταση της αστυνόμευσης σε υποπεριοχές συνεπάγεται μείωση της σε κάποιες άλλες, και άρα δημιουργία προϋποθέσεων για έξαρση της εγκληματικής δραστηριότητας στις υποπεριοχές μειωμένης πλέον αστυνόμευσης. Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία εξετάζει την δυνατότητα επέκτασης της Ανάλυσης Χώρου με την ενσωμάτωση σε αυτήν της Απαγωγικής Συλλογιστικής (Abductive Reasoning), η οποία προέρχεται από το γνωστικό πεδίο της Τεχνητής Νοημοσύνης και σχετίζεται με την ανάλυση της αιτιώδους συνάφειας των υπό εξέταση φαινομένων. Για την επίλυση των Γεωχωρικών Προβλημάτων, εισάγεται κατάλληλος φορμαλισμός, προτείνεται μεθοδολογία, αναλύεται αλγοριθμικός σχεδιασμός, ακόμα και για φαινόμενα που προκαλούνται από προσαρμοστικούς αντιπάλους όπως οι εγκληματίες και τα οποία αποδεικνύεται ότι μπορούν να μοντελοποιηθούν στο πλαίσιο της Θεωρίας Παιγνίων, και παρουσιάζονται αποτελέσματα πειραματικής αξιολόγησης. Επιστρέφοντας στο παράδειγμα της ανάλυσης του φαινομένου της εγκληματικότητας, τα αποτελέσματα της ανάλυσης με την υιοθέτηση της Απαγωγικής Συλλογιστικής θα είναι προφανώς εντελώς διαφορετικά από αυτά της «συμβατικής» Ανάλυσης Χώρου, καθώς αυτή θα αφορά πλέον την αιτία ύπαρξης του φαινομένου, δηλαδή τους ίδιους τους εγκληματίες. Άρα, και η στρατηγική αντιμετώπισης του φαινομένου θα είναι πολύ πιο αποδοτική. Ανάλογα μπορούν να βελτιωθούν τα αποτελέσματα ανάλυσης και σε πλήθος άλλων Γεωχωρικών Προβλημάτων, συνεπώς εκτιμάται ότι η προσθήκη της Απαγωγικής Συλλογιστικής θα ανοίξει νέες προοπτικές στην Χωρική Ανάλυση

Spatial Analysis has been using so far Spatial Reasoning, but it mainly confines itself to spatial statistical analysis of the observed phenomena searching for pattern analysis, geostatistical indices etc. A trivial example is the spatial analysis of the crime phenomenon in a given region, which will result in finding subregions that are statistically characterized by high rates of crime. The most common strategy in response is the increase of policing in those subregions. However, that kind of strategy does not affect the cause of the phenomenon under consideration, i.e. the criminals, but only the observations of the phenomenon. Thus, the crime will either shift or spread out to the remaining space, as the increase of policing in a set of subregions implies the decrease in the rest, which in turn implies that criminals are offered now new opportunities to carry out their illegal activities in those exact under-policing subregions. This M.Sc. Thesis examines the possibility of extending the Spatial Analysis with the incorporation of Abductive Reasoning, which originates from the cognitive field of Artificial Intelligence, and it is related to the analysis of causation of the phenomena under consideration. In order to solve Geospatial Problems appropriate formalism is introduced, methodology is proposed, algorithmic design is analyzed, even for phenomena which are caused by adaptive adversaries as criminals are, and experimental evaluation results are presented. More specifically, in the case of Geospatial Problems with adaptive adversaries it is proven, both theoretically and experimentally, that they can effectively be modeled in the framework of Game Theory. For the running example of the crime analysis, obviously the results produced by using Abductive Reasoning would be completely different from those of “conventional” Spatial Analysis, as they concern the cause of the existence of the phenomenon, i.e. the criminals. Thus, the strategy to deal with the phenomenon will be much more effective. Accordingly, in various other Geospatial Problems results of analysis can be improved. Therefore, it is believed that the incorporation of Abductive Reasoning would open new perspectives in Spatial Analysis.