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[论文笔记] Budget-optimal crowdsourcing using low-rank matrix approximations (Allerton, 2011)

2012年11月26日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1738字 ⁄ 字号 评论关闭

Time:  2.5 hours
Timespan: Feb 15 – Mar 24, 2012
Karger, D., Oh, S., and Shah, D. Budget-optimal Crowdsourcing using Low-rank Matrix Approximations. Proc. of the Allerton Conf. on Communication, Control, and Computing, (2011).

 

    平日事务较忙,少有空闲读论文的时间。不管如何,每月至少还是要读一两篇,不可断了香火。眼看三月将过,这几日抓紧读了一篇。

    本文作者David R. Karger是EECS@MIT的professor, 95年从斯坦福获得计算机博士学位,主要研究兴趣是"information retrieval (particularly our haystack project) and analysis of algorithms"。

以下是论文情况:

背景
近些年来兴起的crowdsourcing系统(以下简称“CS系统”),是解决“human-powered solving of large scale problems”的有效方式。
CS系统依赖于大量成本低廉的劳动力,对于他们所提交的结果,如果保证质量是一个至关重要的问题。

 

本文要解决的问题   如何在保证结果整体的有效性的前提下,使成本最低?
对于CS系统的worker本文认为:(1)很难跟特定的worker建立可信关系;(2)很难根据答案的质量来发放劳务费。
在上述前提下,CS系统通常采用通过答案的冗余性来保证结果的可靠性(对同一个问题,获取多份答案);对于每一份提交物,不区分质量而发放一样的劳务费。
因此本文要解决的问题可以表述为:“一个工作最少分发给几个worker,可以保证结果整体的有效性?”。进一步的,相关的子问题有:(1)“choice of task assigment”: 如何调度分配工作?(2)如果从冗余结果中推断出正确结果?

 

符号定义与建模
详见论文(S1)。符号与用整数规划对Web服务组合问题建模时的符号很相似。
文中使用了二分图(bipartitle graph)来对问题进行建模(S2.A)。

本文对CS系统的一些假设:
(1) one-shot model: 分配给多个用户的同个问题,这些用户的答案会"同时"递交。(S1)
(2) 本文讨论的CS系统比较简单,任务只需要提交 T/F(比如对于给定的一副图片,判断是否适合未成年人看,适合则提交T, 否则提交F)(S1.Setup)

 

解决方法
(1)将“assigning tasks to works”映射为“designing a bipartitle graph”, 使用configuration model方法来生成(l, r)-regular bipartitle graph. (S2.A)
这里有一段比较数学:“a sparse regular random graph is known to have a large spectral gap(谱隙)” ,且“use a graph with a large spectral gap makes it easier to find the meaningful signal from the noisy data”,在论文后面讲诉的inference algorithm利用了这点。

(2)提出了一个inference algorithm (S2.B),这是一个low-rank approximation algorithm。
输入:  image, 其中m是task的数量,n是worker的数量,这个矩阵表示worker提供的答案的情况. 
输出:  image, 推断得到的问题的结果("unobserved solution vector")
(3)然后,将上述两部分内容结合起来,提出了Budget-optimal Crowdsourcing算法(S2.C),用以"computer the total budget sufficient to achieve a target error rate"。

 

其他
1. 在(S2.D)里讨论了更加一般化的模型:任务的难易程度;worker的经验和可靠性差异;worker的bias等

2. 理解本文的技术细节需要补一些数学知识。这次论文中数学细节没精读。

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