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

Résumé technique : Au-delà du test du « si ce n'était pas pour » (But-for Test) : Explication contrefactuelle dans l'argumentation abstraite via la causalité réelle

Énoncé du problème
Dans le domaine de l'IA explicable (XAI), l'argumentation abstraite (AA) fournit des explications structurées sur les raisons pour lesquelles des arguments sont acceptés sous certaines sémantiques. Bien que les méthodes existantes répondent à des questions post-hoc en identifiant des ensembles d'arguments satisfaisant des propriétés telles que la Pertinence, la Monotonie ou la Nécessité, elles reposent souvent sur des listes statiques de raisons. Le raisonnement humain, cependant, emploie fréquemment la pensée contrefactuelle (« et si... ») pour sonder les dépendances causales.

Les approches actuelles de l'explication contrefactuelle dans l'AA sont limitées au test du « si ce n'était pas pour » (but-for test - BFT). Ce test primitif demande si le statut d'acceptation d'un argument sujet changerait si une cause suspectée était modifiée (par exemple, en supprimant une attaque ou en ajoutant un nouvel attaquant). L'article identifie une faille critique dans cette approche : elle ne parvient pas à maintenir les autres arguments fixes en tant que « témoins » (witnesses). Par conséquent, le test BFT produit des résultats contre-intuitifs dans des structures d'argumentation complexes, spécifiquement la Préemption (où une cause bloque une autre) et la Surdétermination (où plusieurs causes sont conjointement suffisantes). Dans ces cas, l'altération d'une seule cause peut ne pas changer le résultat car des voies alternatives s'activent, conduisant le BFT à identifier incorrectement ou à manquer des causes réelles.

Méthodologie
Pour surmonter les limites du test du « si ce n'était pas pour », les auteurs introduisent un cadre de raisonnement contrefactuel basé sur l'intervention, fondé sur les modèles d'équations structurelles (SEM) et la définition de la causalité réelle de Halpern–Pearl (HP).

1. Modèle d'acceptabilité : Le cadre encode les conditions d'acceptation des arguments sous la forme d'un ensemble d'équations. Pour un argument $\alpha$, son étiquette (in, out, ou und) est déterminée par les étiquettes de ses attaquants. Cela transforme le cadre d'argumentation (AF) en un modèle $M_F$ de fonctions.
2. Opérateur d'intervention : Les auteurs définissent un opérateur d'intervention $[\psi]$ qui modifie le modèle $M_F$ selon une hypothèse $\psi$ (une conjonction de propositions atomiques). Contrairement aux simples modifications de graphes, cet opérateur :
   • Remplace l'équation d'acceptabilité de l'argument(s) intervenu(s) par une fonction constante retournant l'étiquette stipulée.
   • Permet des hypothèses composées, autorisant la modification simultanée de plusieurs arguments.
   • Soutient de manière cruciale le maintien des arguments témoins fixes à leurs étiquettes réelles, empêant des voies alternatives de fausser l'évaluation contrefactuelle.
3. Condition contrefactuelle raffinée (AC2m) : Dépassant le BFT, l'article adopte une condition contelle modifiée, AC2m. Une hypothèse $\psi$ est une cause réelle si :
   • Actualité (AC1) : $\psi$ et l'effet sont présents dans l'étiquetage original.
   • Contrefactuel modifié (AC2m) : Il existe une modification $\psi'$ de $\psi$ et un ensemble de témoins fixes $\chi$ (arguments maintenus à leurs étiquettes réelles) tels qu'une intervention avec $\psi' \land \chi$ change le statut de l'argument sujet.
   • Minimalité (AC3) : La cause ne contient aucune partie redondante.

Contributions clés

• Cadre formel pour la causalité réelle dans l'AA : L'article établit le premier lien formel entre la causalité réelle de HP et l'argumentation abstraite, allant au-delà du test primitif du « si ce n'était pas pour ».
• Gestion de la Préemption et de la Surdétermination : En fixant les témoins, la méthode identifie correctement les causes dans les scénarios où le test BFT échoue.
  • Préemption : Dans un scénario où $\alpha$ bloque $\beta$ de défendre $\eta$, le test BFT échoue à identifier $\alpha$ comme une cause car la suppression de $\alpha$ réactive $\beta$. La méthode proposée fixe $\beta$ (ou le chemin qu'il utilise) à son état réel, révélant $\alpha$ comme la véritable cause.
  • Surdétermination : Dans des scénarios où $\alpha$ et $\beta$ sont tous deux suffisants pour défendre $\eta$, le test BFT échoue à identifier l'un ou l'autre comme une cause (puisque la suppression de l'un laisse l'autre actif). La méthode proposée identifie la conjonction $in(\alpha) \land in(\beta)$ comme la cause réelle.
• Visualisation par mutilation de graphe : Les auteurs font correspondre l'intervention logique à des opérations graphiques sur les AF (ajout d'attaquants, suppression d'attaques ou ajout de boucles sur soi-même), fournissant un contrepartie visuelle à l'intervention algébrique.
• Analyse comparative : L'article compare la nouvelle méthode aux explications basées sur les arguments existantes (Raisons Racines, ensembles Suffisants/Nécessaires) et aux contrefactuels du monde le plus proche. Il démontre que la méthode proposée est plus sélective et fiable, particulièrement pour éviter le problème de « l'explication vide » rencontré par les approches du monde le plus proche lorsque des étiquetages uniques existent.

Résultats et propriétés

• Expressivité : La méthode supporte les hypothèses composées, permettant l'explication de causes conjointes, ce que le test BFT (limité aux changements atomiques) ne peut capturer.
• Pertinence : La méthode satisfait la propriété de Pertinence ; tous les arguments d'une explication sont pertinents pour le sujet.
• Non-monotonie : Contrairement à certaines méthodes d'explication traditionnelles, l'explication contrefactuelle n'est pas monotone. L'ajout d'arguments à une explication valide peut violer la condition de Minimalité.
• Supériorité dans des structures spécifiques :
  • En Préemption, la méthode identifie l'argument préemptant comme la cause, alors que les Raisons Racines peuvent inclure des défenseurs non pertinents, et les approches du Monde le Plus Proche peuvent ne produire aucune explication.
  • En Surdétermination, la méthode identifie la nécessité conjointe de plusieurs arguments, tandis que les Raisons Racines et les explications Suffisantes échouent souvent à distinguer les défenseurs symétriques ou renvoient des ensembles triviaux.
  • La méthode garantit l'Existence d'une explication pour les nœuds puits acceptés, une propriété où les approches du Monde le Plus Proche échouent lorsque l'AF n'admet qu'un étiquetage unique.

Signification et revendications
L'article affirme qu'en intégrant la définition de la causalité réelle de Halpern–Pearl dans l'argumentation abstraite, le cadre proposé offre une approche plus raffinée et alignée sur l'humain pour l'explication contrefactuelle. Il soutient que la capacité de maintenir les témoins fixes est essentielle pour identifier correctement les causes dans des structures de dépendance complexes, dépassant ainsi la limitation du « si ce n'était pas pour » qui affecte les méthodes d'explication actuelles de l'AA. Les auteurs positionnent ce travail comme une étape vers une XAI plus robuste dans l'argumentation, offrant un langage logique suffisamment expressif pour gérer les dépendances cycliques et les schémas causaux complexes comme la préemption et la surdétermination, tout en restant ancré dans les propriétés structurelles des cadres d'argumentation. Un travail futur est noté comme nécessaire pour traiter la complexité computationnelle, étendre la méthode à d'autres sémantiques (fondée, préférée, stable) et appliquer le cadre à des formalismes d'argumentation étendus (PAF, ADF, ASPIC+).