A Video Game-Crowdsourcing Approach to Discover a Player's Strategy for Problem Solution to Facility Location
Creators
- 1. Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías
- 2. Tecnológico de Monterrey
Description
In recent times, there has been a growing interest in the domain of computationally challenging problem solving within both scientific and organizational contexts. This study is primarily concerned with the extraction and comprehension of the methodologies and strategies employed by individuals when confronted with intricate problems, specifically those falling under the purview of NP-hard problems. The Facility Location Problem (FLP) serves as a prominent exemplar within this study's framework. Traditionally, the handling of such complex problems has leaned upon intuitive reasoning and visual perception as the primary tools. However, these conventional approaches tend to provide only limited insight into the underlying processes employed in solving such problems. The present research seeks to bridge this knowledge gap through the utilization of advanced machine learning techniques for the purpose of categorizing and scrutinizing the strategies deployed by individuals in their attempts to tackle computationally challenging problems. The analysis conducted as part of this study unveils discernible and well-defined patterns and strategies that are employed by participants, some of whom have achieved notable levels of success. Remarkably, in certain instances, the outcomes achieved by these individuals have demonstrated a competitive edge when compared to the results produced by sophisticated computational methods, such as genetic algorithms. A fundamental component of our research methodology involves the application of heatmaps and clustering techniques. Through the normalization of results, our findings distinctly delineate two primary categories of games: those characterized by uniform player strategies and those characterized by a multitude of diverse and individualized tactics. Furthermore, our research employs a systematic approach to represent games by clustering them based on inherent similarities, utilizing cosine similarity as a metric for this purpose. By computing the averages of vectors within each cluster, we derive centroids that encapsulate the central tendencies exhibited by games belonging to that cluster. These centroids are then visually presented in a three-dimensional format, complemented by proportional spheres. These visual representations serve to vividly illustrate the dispersion and influence associated with each cluster. Our research significantly contributes to the understanding of human problem-solving strategies when confronted with computationally challenging problems. It unearths valuable insights regarding the potential for harnessing human intuition and expertise in addressing complex computational challenges. Through the integration of machine learning methodologies and intuitive visualizations, this work advances our comprehension of the approaches individuals employ to excel in solving computationally intricate problems.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
في الآونة الأخيرة، كان هناك اهتمام متزايد بمجال حل المشكلات الصعبة حسابيًا في السياقات العلمية والتنظيمية على حد سواء. تهتم هذه الدراسة في المقام الأول باستخراج وفهم المنهجيات والاستراتيجيات التي يستخدمها الأفراد عندما يواجهون مشاكل معقدة، وتحديداً تلك التي تقع ضمن نطاق مشاكل NP الصعبة. تعمل مشكلة موقع المنشأة (FLP) كنموذج بارز في إطار هذه الدراسة. تقليديًا، كان التعامل مع مثل هذه المشكلات المعقدة يعتمد على التفكير البديهي والإدراك البصري كأدوات أساسية. ومع ذلك، تميل هذه الأساليب التقليدية إلى تقديم رؤية محدودة فقط للعمليات الأساسية المستخدمة في حل مثل هذه المشاكل. يسعى البحث الحالي إلى سد هذه الفجوة المعرفية من خلال استخدام تقنيات التعلم الآلي المتقدمة لغرض تصنيف وتدقيق الاستراتيجيات التي يستخدمها الأفراد في محاولاتهم لمعالجة المشكلات الصعبة حسابيًا. يكشف التحليل الذي تم إجراؤه كجزء من هذه الدراسة عن أنماط واستراتيجيات واضحة ومحددة جيدًا يستخدمها المشاركون، الذين حقق بعضهم مستويات ملحوظة من النجاح. ومن اللافت للنظر، في بعض الحالات، أن النتائج التي حققها هؤلاء الأفراد أظهرت ميزة تنافسية عند مقارنتها بالنتائج التي تنتجها الأساليب الحسابية المتطورة، مثل الخوارزميات الجينية. يتضمن أحد المكونات الأساسية لمنهجية البحث لدينا تطبيق الخرائط الحرارية وتقنيات التجميع العنقودي. من خلال تطبيع النتائج، تحدد نتائجنا بوضوح فئتين أساسيتين من الألعاب: تلك التي تتميز باستراتيجيات لاعب موحدة وتلك التي تتميز بالعديد من التكتيكات المتنوعة والفردية. علاوة على ذلك، يستخدم بحثنا نهجًا منهجيًا لتمثيل الألعاب من خلال تجميعها بناءً على أوجه التشابه المتأصلة، باستخدام تشابه جيب التمام كمقياس لهذا الغرض. من خلال حساب متوسطات المتجهات داخل كل مجموعة، نستمد المركزية التي تغلف الميول المركزية التي تظهرها الألعاب التي تنتمي إلى تلك المجموعة. ثم يتم تقديم هذه الأقطاب المركزية بصريًا بتنسيق ثلاثي الأبعاد، تكمله كرات متناسبة. تعمل هذه التمثيلات المرئية على توضيح التشتت والتأثير المرتبط بكل مجموعة بشكل واضح. يساهم بحثنا بشكل كبير في فهم استراتيجيات حل المشكلات البشرية عندما تواجه مشاكل صعبة حسابيًا. يكشف عن رؤى قيمة فيما يتعلق بإمكانية تسخير الحدس البشري والخبرة في مواجهة التحديات الحسابية المعقدة. من خلال دمج منهجيات التعلم الآلي والتصورات البديهية، يعزز هذا العمل فهمنا للنهج التي يستخدمها الأفراد للتفوق في حل المشكلات المعقدة حسابيًا.Translated Description (French)
Ces derniers temps, il y a eu un intérêt croissant dans le domaine de la résolution de problèmes difficiles sur le plan informatique dans des contextes scientifiques et organisationnels. Cette étude porte principalement sur l'extraction et la compréhension des méthodologies et des stratégies employées par les individus confrontés à des problèmes complexes, en particulier ceux relevant de la compétence des problèmes NP-difficiles. Le problème de localisation des installations (FLP) est un exemple important dans le cadre de cette étude. Traditionnellement, la gestion de ces problèmes complexes s'appuyait sur le raisonnement intuitif et la perception visuelle comme outils principaux. Cependant, ces approches conventionnelles ont tendance à ne fournir qu'un aperçu limité des processus sous-jacents utilisés pour résoudre ces problèmes. La présente recherche cherche à combler cette lacune en matière de connaissances grâce à l'utilisation de techniques avancées d'apprentissage automatique dans le but de catégoriser et d'examiner les stratégies déployées par les individus dans leurs tentatives de s'attaquer à des problèmes de calcul difficiles. L'analyse menée dans le cadre de cette étude dévoile des modèles et des stratégies discernables et bien définis qui sont employés par les participants, dont certains ont atteint des niveaux de réussite notables. Fait remarquable, dans certains cas, les résultats obtenus par ces personnes ont démontré un avantage concurrentiel par rapport aux résultats produits par des méthodes informatiques sophistiquées, telles que les algorithmes génétiques. Une composante fondamentale de notre méthodologie de recherche implique l'application de cartes thermiques et de techniques de regroupement. Grâce à la normalisation des résultats, nos résultats délimitent distinctement deux catégories principales de jeux : ceux caractérisés par des stratégies de joueur uniformes et ceux caractérisés par une multitude de tactiques diverses et individualisées. De plus, notre recherche utilise une approche systématique pour représenter les jeux en les regroupant en fonction des similitudes inhérentes, en utilisant la similitude cosinus comme mesure à cette fin. En calculant les moyennes des vecteurs au sein de chaque cluster, nous dérivons des centroïdes qui encapsulent les tendances centrales présentées par les jeux appartenant à ce cluster. Ces centroïdes sont ensuite présentés visuellement dans un format tridimensionnel, complété par des sphères proportionnelles. Ces représentations visuelles servent à illustrer de manière vivante la dispersion et l'influence associées à chaque cluster. Notre recherche contribue de manière significative à la compréhension des stratégies de résolution de problèmes humains lorsqu'ils sont confrontés à des problèmes de calcul difficiles. Il met au jour des informations précieuses concernant le potentiel d'exploitation de l'intuition et de l'expertise humaines pour relever des défis informatiques complexes. Grâce à l'intégration de méthodologies d'apprentissage automatique et de visualisations intuitives, ce travail fait progresser notre compréhension des approches que les individus utilisent pour exceller dans la résolution de problèmes informatiques complexes.Translated Description (Spanish)
En los últimos tiempos, ha habido un creciente interés en el dominio de la resolución de problemas computacionalmente desafiantes tanto en contextos científicos como organizacionales. Este estudio se ocupa principalmente de la extracción y comprensión de las metodologías y estrategias empleadas por los individuos cuando se enfrentan a problemas intrincados, específicamente aquellos que caen bajo el ámbito de los problemas NP-duros. El Problema de Ubicación de Instalaciones (Flp, por sus siglas en inglés) sirve como un ejemplo destacado dentro del marco de este estudio. Tradicionalmente, el manejo de problemas tan complejos se ha basado en el razonamiento intuitivo y la percepción visual como herramientas principales. Sin embargo, estos enfoques convencionales tienden a proporcionar solo una visión limitada de los procesos subyacentes empleados para resolver tales problemas. La presente investigación busca cerrar esta brecha de conocimiento mediante la utilización de técnicas avanzadas de aprendizaje automático con el fin de categorizar y analizar las estrategias implementadas por las personas en sus intentos de abordar problemas computacionalmente desafiantes. El análisis realizado como parte de este estudio revela patrones y estrategias discernibles y bien definidos que son empleados por los participantes, algunos de los cuales han alcanzado niveles notables de éxito. Sorprendentemente, en ciertos casos, los resultados logrados por estos individuos han demostrado una ventaja competitiva en comparación con los resultados producidos por métodos computacionales sofisticados, como los algoritmos genéticos. Un componente fundamental de nuestra metodología de investigación es la aplicación de mapas de calor y técnicas de clustering. A través de la normalización de los resultados, nuestros hallazgos delinean claramente dos categorías principales de juegos: aquellos caracterizados por estrategias uniformes de los jugadores y aquellos caracterizados por una multitud de tácticas diversas e individualizadas. Además, nuestra investigación emplea un enfoque sistemático para representar juegos agrupándolos en función de similitudes inherentes, utilizando la similitud del coseno como métrica para este propósito. Al calcular los promedios de los vectores dentro de cada clúster, obtenemos centroides que encapsulan las tendencias centrales exhibidas por los juegos que pertenecen a ese clúster. Estos centroides se presentan visualmente en un formato tridimensional, complementado por esferas proporcionales. Estas representaciones visuales sirven para ilustrar vívidamente la dispersión y la influencia asociadas con cada grupo. Nuestra investigación contribuye significativamente a la comprensión de las estrategias de resolución de problemas humanos cuando se enfrentan a problemas computacionalmente desafiantes. Descubre información valiosa sobre el potencial de aprovechar la intuición humana y la experiencia para abordar desafíos computacionales complejos. A través de la integración de metodologías de aprendizaje automático y visualizaciones intuitivas, este trabajo avanza en nuestra comprensión de los enfoques que los individuos emplean para sobresalir en la resolución de problemas computacionalmente intrincados.Files
      
        10298065.pdf.pdf
        
      
    
    
      
        Files
         (245 Bytes)
        
      
    
    | Name | Size | Download all | 
|---|---|---|
| md5:5e28f9ee048c8d28f305935cefa9def5 | 245 Bytes | Preview Download | 
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نهج التعهيد الجماعي لألعاب الفيديو لاكتشاف استراتيجية اللاعب لحل المشكلة في موقع المنشأة
- Translated title (French)
- Une approche de crowdsourcing de jeux vidéo pour découvrir la stratégie d'un joueur pour une solution de problème à l'emplacement de l'installation
- Translated title (Spanish)
- Un enfoque de crowdsourcing de videojuegos para descubrir la estrategia de un jugador para la solución de problemas en la ubicación de las instalaciones
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4387987020
- DOI
- 10.1109/access.2023.3328175
            
              References
            
          
        - https://openalex.org/W2024906439
- https://openalex.org/W2028002835
- https://openalex.org/W2040156859
- https://openalex.org/W2052885930
- https://openalex.org/W2061879241
- https://openalex.org/W2080942732
- https://openalex.org/W2104988921
- https://openalex.org/W2107756083
- https://openalex.org/W2132570762
- https://openalex.org/W2145979466
- https://openalex.org/W2343920630
- https://openalex.org/W2548720577
- https://openalex.org/W2615593621
- https://openalex.org/W2622228860
- https://openalex.org/W2900682804
- https://openalex.org/W2959052068
- https://openalex.org/W3037259670
- https://openalex.org/W3091734690
- https://openalex.org/W3109457141
- https://openalex.org/W3109569398
- https://openalex.org/W3118140671
- https://openalex.org/W3123355411
- https://openalex.org/W3133270195
- https://openalex.org/W3193389196
- https://openalex.org/W4235017573
- https://openalex.org/W4287646719
- https://openalex.org/W4365452178