System-Mediated Support of Explicit Collaboration in Information Retrieval

Böhm, Thilo

In Information Retrieval (IR) research, models and systems traditionally assume that a single person is querying and reviewing the results. However, several empirical studies of professional practice identified collaboration during IR as everyday work patterns in order to solve a shared information need and to benefit from the diverse expertise and experience of the team members. Moreover, most IR systems that are employed in professional work routines are designed for individual use and prototype collaborative systems are too limited to support use in heterogeneous environments of today’s work practice. To bridge this gap, this dissertation develops and formalizes a decision theoretic approach towards supporting a team of people that explicitly set out together to resolve a shared information need. Furthermore, the characteristics of professional search tasks concerning the intellectual property domain are considered. Those tasks are known to be recall-oriented. Based on an empirical user study, a conceptual system model is proposed that covers the technical environment in which collaborative IR is performed. Moreover, an informal model describing the process of collaborative IR support in such environments and integrating the conceptual system model has been developed. Based on the conditions defined by these informal models, I introduce a formal cost model for collaborative IR and derive a ranking principle for collaborative search session. This ranking principle generalizes the Probability Ranking Principle to situations where several team members work together in a loosely coupled manner and aim at satisfying a shared information need. Moreover, I introduce the notion of Activity Suggestions, that is, a formal criterion that is also derived from the cost model and describes optimum collaboration strategies in IR as the solution of an integer linear program. Those collaboration strategies are suggested to team members with the aim to facilitate the collaborative performance of information retrieval tasks. A prototypical implementation of Activity Suggestions demonstrates the practicability of the developed formal criterion. The prototype was used for a quantitative evaluation which exemplified the application of Activity Suggestions by means of search result division of query responses among team members. The effects of a changing team size are studied as well as effects of a changing number of documents examined by each team member. The evaluation results show that using the developed criterion, potential retrieval effectiveness is improved or, alternatively, efforts of the team are reduced (in terms of team members required to contribute to the search task) when performing a collaborative, recall-oriented search task.

Traditionell betrachtet die Forschung im Bereich des Information Retrieval (IR) die Informationssuche als überwiegend individuelle Aktivität. Die gängige Annahme ist, dass eine einzelne Person Suchanfragen stellt und die Suchergebnisse beurteilt. Jedoch zeigen neuere Studien, dass kollaboratives IR ein häufiger Bestandteil im professionellen Arbeitsalltag ist, in dem die Teamarbeit betont wird. Teammitglieder arbeiten dabei explizit zusammen und jedes Teammitglied steuert individuelle Kenntnisse und Perspektiven zur Lösung der jeweiligen Aufgabe bei. Vielen aktuellen IR Werkzeugen fehlt die Unterstützung für die kollaborativen Aspekte der Informationssuche. Diese fehlende Unterstützung wird in der Praxis durch Behelfslösungen umgangen. Die intensive Benutzung solcher Behelfslösungen zeigt, dass eine Kluft besteht zwischen dem Bedarf der Anwender zusammenzuarbeiten und den Möglichkeiten, die die gegenwärtigen Suchwerkzeuge bereitstellen. Um diese Kluft zu schließen, wird in dieser Dissertation ein entscheidungstheoretischer Ansatz verfolgt, um optimale Kollaborationsstrategien zu ermitteln und diese den Mitgliedern eines Teams zu empfehlen. Dabei werden die Eigenschaften von Suchaufgaben aus dem Bereich des Patentwesens berücksichtigt, für die bekannt ist, dass sie Recall-orientiert sind. Basierend auf einer empirischen Benutzerstudie wird ein konzeptuelles Systemmodell entwickelt, welches die technische Umgebung beschreibt, in welcher Kollaboration realisiert wird. Weiterhin wird ein informelles Modell entwickelt, welches den Prozess der Benutzerunterstützung während des kollaborativen IRs beschreibt und welches das konzeptuelle Systemmodell integriert. Anhand der durch die informellen Modelle beschriebenen Rahmenbedingungen wird ein formales Kostenmodell für kollaboratives IR eingeführt. Von diesem Kostenmodell wird ein Ranking-Prinzip abgeleitet, welches das Probabilistische Ranking-Prinzip hin zu Situationen verallgemeinert, in denen mehrere Personen zusammenarbeiten, um ein gemeinsames Informationsbedürfnis zu befriedigen. Weiterhin wird das Konzept der Aktivitätsempfehlungen (engl. Activity Suggestions) entwickelt. Dies ist ein formales Kriterium, welches ebenfalls aus dem Kostenmodell abgeleitet wird und optimale Kollaborationsstrategien im IR als Lösung eines linearen Optimierungsproblems beschreibt. Eine prototypische Implementierung zeigt die Umsetzbarkeit von Activity Suggestions. Der Prototyp wurde in einer quantitativen Evaluation eingesetzt, in der die Anwendung von Activity Suggestions anhand der Aufteilung von Suchergebnissen auf die Mitglieder eines Teams demonstriert wird. Dabei werden die Auswirkungen unterschiedlicher Teamgrößen sowie unterschiedlicher Größen von Ergebnissemengen, die je ein Teammitglied bearbeitet, untersucht. Die Resultate zeigen, dass die potentielle Retrieval-Effektivität eines Teams gesteigert werden kann, oder die Aufwände eines Teams, welche benötigt werden, um eine bestimmte Ergebnisgüte zu erreichen, verringert werden können.

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Böhm, Thilo: System-Mediated Support of Explicit Collaboration in Information Retrieval. Hagen 2016. FernUniversität in Hagen.

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