Beyond But-for Test: Counterfactual Explanation in Abstract Argumentation via Actual Causality (Extended Version)

Resumen Técnico: Más allá de la prueba del "si no fuera por": Explicación Contrafáctica en la Argumentación Abstracta mediante la Causalidad Actual

Planteamiento del Problema
En el campo de la Inteligencia Artificial Explicable (XAI), la argumentación abstracta (AA) proporciona explicaciones estructuradas de por qué se aceptan ciertos argumentos bajo semánticas específicas. Si bien los métodos existentes responden a preguntas post-hoc identificando conjuntos de argumentos que satisfacen propiedades como Relevancia, Monotonía o Necesidad, estos suelen basarse en listas estáticas de razones. Sin embargo, el razonamiento humano emplea frecuentemente el pensamiento contrafáctico ("¿qué pasaría si...?") para sondear dependencias causales.

Los enfoques actuales de explicación contrafáctica en AA se limitan a la prueba del "si no fuera por" (BFT, por sus siglas en inglés). Esta prueba primitiva pregunta si el estado de aceptación de un argumento temático cambiaría si se alterara un único causante sospechoso (por ejemplo, eliminando un ataque o añadiendo un nuevo atacante). El artículo identifica un fallo crítico en este enfoque: no logra mantener otros argumentos fijos como "testigos". En consecuencia, la prueba BFT produce resultados contraintuitivos en estructuras de argumentación complejas, específicamente en la Preemción (donde una causa bloquea a otra) y la Sobredeterminación (donde múltiples causas son conjuntamente suficientes). En estos casos, alterar una sola causa puede no cambiar el resultado porque se activan vías alternativas, lo que lleva a la BFT a identificar incorrectamente o a omitir causas reales.

Metodología
Para superar las limitaciones de la prueba del "si no fuera por", los autores introducen un marco de razonamiento contrafáctico basado en intervenciones fundamentado en los Modelos de Ecuaciones Estructurales (SEM) y la definición de causalidad actual de Halpern–Pearl (HP).

1. Modelo de Aceptabilidad: El marco codifica las condiciones de aceptación de los argumentos como un conjunto de ecuaciones. El etiquetado de un argumento $\alpha$ es determinado por los etiquetas de sus atacantes. Esto transforma el marco de argumentación (AF) en un modelo $M_F$ de funciones.
2. Operador de Intervención: Los autores definen un operador de intervención $[\psi]$ que modifica el modelo $M_F$ de acuerdo con una hipótesis $\psi$ (una conjunción de proposiciones atómicas). A diferencia de las simples modificaciones de grafos, este operador:
   • Reemplaza la ecuación de aceptabilidad del argumento(s) intervenido(s) con una función constante que devuelve el etiquetado estipulado.
   • Permite hipótesis compuestas, lo que posibilita la modificación simultánea de múltiples argumentos.
   • Crucialmente, permite fijar argumentos testigos a sus etiquetas reales, evitando que vías alternativas distorsionen la evaluación contrafáctica.
3. Condición Contrafáctica Refinada (AC2m): Más allá de la BFT, el artículo adopza una condición contrafáctica modificada, AC2m. Una hipótesis $\psi$ es una causa actual si:
   • Actualidad (AC1): $\psi$ y el efecto se mantienen en el etiquetado original.
   • Contrafáctico Modificado (AC2m): Existe una modificación $\psi'$ de $\psi$ y un conjunto de testigos fijos $\chi$ (argumentos mantenidos en sus etiquetas reales) tales que la intervención con $\psi' \land \chi$ cambia el estado del argumento temático.
   • Minimalidad (AC3): La causa no contiene partes redundantes.

Contribuciones Clave

• Marco Formal de Causalidad Actual en AA: El artículo establece el primer vínculo formal entre la causalidad actual de HP y la argumentación abstracta, yendo más allá de la primitiva prueba del "si no fuera por".
• Gestión de la Preemción y la Sobredeterminación: Al fijar los testigos, el método identifica correctamente las causas en escenarios donde la prueba BFT falla.
  • Preemción: En un escenario donde $\alpha$ bloquea a $\beta$ de defender a $\eta$, la prueba BFT falla al identificar a $\alpha$ como causa porque eliminar $\alpha$ reactiva a $\beta$. El método propuesto fija a $\beta$ (o la vía que utiliza) a su estado real, revelando a $\alpha$ como la verdadera causa.
  • Sobredeterminación: En escenarios donde $\alpha$ y $\beta$ son ambos suficientes para defender a $\eta$, la prueba BFT falla al identificar cualquiera de los dos como causa (ya que eliminar uno deja al otro). El método propuesto identifica la conjunción $in(\alpha) \land in(\beta)$ como la causa actual.
• Visualización de Mutilación de Grafos: Los autores mapean la intervención lógica a operaciones gráficas en los AF (añadir atacantes, eliminar ataques o añadir bucles de auto-referencia), proporcionando una contraparte visual a la intervención algebraica.
• Análisis Comparativo: El artículo compara el nuevo método con otras explicaciones basadas en argumentos (Razones Raíz, conjuntos Suficientes/Necesarios) y contrafácticos de mundo más cercano. Demuestra que el método propuesto es más selectivo y fiable, particularmente al evitar el problema de la "explicación vacía" encontrado en los enfoques de mundo más cercano cuando existen etiquetados únicos.

Resultados y Propiedades

• Expresividad: El método soporta hipótesis compuestas, permitiendo la explicación de causas conjuntas, algo que la prueba BFT (limitada a cambios atómicos) no puede capturar.
• Relevancia: El método satisface la propiedad de Relevancia; todos los argumentos en una explicación son relevantes para el tema.
• No Monotonía: A diferencia de algunos métodos de explicación tradicionales, la explicación contrafáctica no es monotónica. Añadir argumentos a una explicación válida puede violar la condición de Minimalidad.
• Superioridad en Estructuras Específicas:
  • En Preemción, el método identifica al argumento que preemte como la causa, mientras que las Razones Raíz pueden incluir defensores irrelevantes, y los enfoques de Mundo Cercano pueden no ofrecer ninguna explicación.
  • En Sobredeterminación, el método identifica la necesidad conjunta de múltiples argumentos, mientras que las Razones Raíz y las explicaciones Suficientes a menudo no logran distinguir entre los defensores simétricos o devuelven conjuntos triviales.
  • El método garantiza la Existencia de una explicación para nodos sumidero aceptados, una propiedad donde los enfoques de Mundo Cercano fallan cuando el AF admite únicamente un etiquetado único.

Significancia y Reivindicaciones
El artículo sostiene que, al integrar la definición de causalidad actual de Halpern–Pearl en la argumentación abstracta, el marco propuesto proporciona un enfoque de explicación contrafáctica más refinado y alineado con el razonamiento humano. Argumenta que la capacidad de mantener fijos los testigos es esencial para identificar correctamente las causas en estructuras de dependencia complejas, superando así la limitación del "si no fuera por" que afecta a los métodos actuales de AA. Los autores posicionan este trabajo como un paso hacia una XAI más robusta en la argumentación, ofreciendo un lenguaje lógico lo suficientemente expresivo para manejar dependencias cíclicas y patrones causales complejos como la preemción y la sobredeterminación, permaneciendo al mismo tiempo fundamentado en las propiedades estructurales de los marcos de argumentación. Se señala que es necesario un trabajo futuro para abordar la complejidad computacional, extenderlo a otras semánticas (grounded, preferred, stable) y aplicar el marco a formalismos de argumentación extendidos (PAF, ADF, ASPIC+).