AI·访谈|首届本科生吴左晗发表高水平论文的台前幕后

近日，人工智能学院首届本科生吴左晗作为第一作者的论文Opponent-aware Order Pricing towards Hub-oriented Mobility Services被计算机领域高水平会议IEEE International Conference on Data Engineering 2023 (ICDE)收录，论文的指导老师是郑立彬副教授，这是学院本科生参与科研的重要标志性成果之一。

成果简述

这篇论文聚焦于多源LBS服务(Location Based Service)情景。多源LBS服务泛指一系列基于位置、具有多个服务提供源的服务。近些年来，不少多源LBS服务提供商选择聚合起来提供服务，我们称这种模式为聚合模式。

以某团打车聚合了”美团快车”、“曹操出行”、“首汽舒适型”等多个服务商的众多车型为例，用户的用车需求由某团平台发往各个服务商，服务商将基于此信息将报价反馈给用户，用户可以有选择的接受一部分服务商的报价，将结果交付聚合平台。

由此可见，很多AI研究场景源于日常生活，这些场景蕴含的问题是驱动人工智能科研不断交叉融合创新的主要动力之一。接下来，我们将从以下几个方面来介绍这篇论文的成果：

聚焦对手定价的预测

考虑到逐个预测对手的报价可能面临稳定性问题，论文提出可以直接预测整个市场的报价分布。因此，论文采用了分位数回归加上线性插值的方法，利用一个具有时空结构的深度神经网络预测几个预设分位数对应的值，随后利用分段线性内插重建分布。

模型结构图

为了应对高度竞争环境，提出新的损失函数

为尝试让模型学习到价格高低的排名信息，首先，论文提出用Sigmoid函数近似计算排名的方法，并指出存在的问题；随后，论文采用引入自适应加权的方式缓解了存在的问题；最终，这种损失函数（如下）可以自适应地将针对排名的信息按照一定强度附加在值的误差上，从而使训练好的模型可以在保证预测值足够精确的同时，使得预测值可以达到预期的排名。

将报价问题转换为多臂老虎机(Multi-arm Bandit，MAB)问题

MAB问题属于一类平衡探索及利用的问题。该比喻源自于，当一个赌徒来到赌场面对多台具有不同获大奖概率的老虎机时，在赌徒不清楚这些概率的情况下，经过尝试后他们可以根据尝试结果猜测这些老虎机的获奖概率，随后他们就面临一个选择问题：选择当前表现最好的老虎机，或继续尝试表现不好的老虎机。如何处理这个选择就是解决问题的关键。

作者基于MAB问题的变体(Contextual Bandit)设计了一种策略(CBA.)，该策略基于contextual bandit通过贝叶斯方法求解问题，在较好解决转换后的MAB问题同时，引入了环境因素，具有广泛的适应性和优良的可拓展性。实验结果表明，论文中的方法相较于Baseline方法由相当程度的提升，证明了方法的有效性。

注：上表呈现了不同实验在Requester Setting，Mobility Supply Share，Period，Granularity中的不同结果

成果缘起

在大一时，吴左晗主动找到郑立彬副教授表达了参与科研的愿望，郑老师也提出了这个有意思的问题。在随后一年多的时间里，吴左晗在学习专业课程的同时缓步推进实验，学习掌握了大量工具，阅读了许多不同的科研论文，最后确定了研究方向与方法。

在大二到大三的暑假时，实验工作已经进行过半，但也遇到了一个大难题。在随后几个月的时间内，他尝试了数种不同的方法，最终才找到可行的办法。最后，在郑老师的指导下，花了一个月的时间终于完成了论文的撰写和投稿。第一版论文的审稿结果为Major Revision（大修），在听取了审稿人提出的许多建设性意见后，他们花了半月多的时间补充实验，最终论文成功被接受。

科研感受

这个科研项目让吴左晗感受到：

首先，科研并不是拍拍脑袋想方法的过程，科研课题需要从各个方面详细考虑、比较各种可能的方法，查阅大量资料，做大量实验，并严格撰写论文。

其次，科研很像长跑。由于是第一次参与科研，还需要学习补足大量知识和科研技能，其中自然有很多困苦、挫折，遭遇挫折很难算得上是愉快的事情，很容易就想放弃，但正是这些挫折教会了我们如何坚持。

科研复盘

这段经历也给吴左晗带来了收获与反思：

一是直观了解到科研是在做什么。现在可能有些同学并不了解科研是什么，从而对是否选择继续读研深造感到迷茫。在本科阶段参与科研可以了解到科研究竟适不适合自己，为未来的选择提供依据。

二是学习如何真正地完成一项工作。课堂学习固然是主阵地，但仅限于此则难以及时吸收最新科研成果，也难以领悟如何完成一个项目。参与科研让我很快了解到某一领域的前沿知识，能与课堂学习互相支撑补充。

三是锻造自己的学习力、思想力和行动力。高松校长指出，能引领未来的人才需要具有强大的自我学习能力、强大的思想力和强大的采取行动的能力。本科参与科研项目往往需要自学大量知识，这可以锻炼自学能力；另一方面，需要有克服困难的勇气，发挥才智解决问题，这可以锻炼我们的思想力；从头到尾完成一个科研项目则要求我们把行动落到实处。

当然有得必有失。科研会占据大量的时间，如果平衡不好则非常容易导致绩点下降。本科阶段的首要任务还是打牢基础，如果在一个相对狭窄的领域投入太多时间精力也许会导致“只见树木、不见森林”。

编辑：吴左晗、王鹤翔、温熠斌、陈陟

初审：陈陟

审核：李茂

审核发布：余立人