Pairwise ranking systems based on Maximum Likelihood Estimation (MLE), such as the Bradley-Terry model, are widely used to aggregate preferences from pairwise comparisons. However, their robustness under strategic data manipulation remains insufficiently understood. In this paper, we study the vulnerability of MLE-based ranking systems to adversarial perturbations. We formulate the manipulation task as a constrained combinatorial optimization problem and propose an Adaptive Subset Selection Attack (ASSA) to efficiently identify high-impact perturbations. Experimental results on both synthetic data and real-world election datasets show that MLE-based rankings exhibit a sharp phase-transition behavior: beyond a small perturbation budget, a limited number of strategic voters can significantly alter the global ranking. In particular, our method consistently outperforms random and greedy baselines under constrained budgets. These findings reveal a fundamental sensitivity of MLE-based ranking mechanisms to structured perturbations and highlight the need for more robust aggregation methods in collective decision-making systems.


翻译:基于极大似然估计(MLE)的成对排名系统(如Bradley-Terry模型)被广泛用于从成对比较中聚合偏好。然而,这些系统在策略性数据操纵下的鲁棒性尚未得到充分理解。本文研究了基于MLE的排名系统对抗性扰动的脆弱性。我们将操纵任务建模为带约束的组合优化问题,并提出一种自适应子集选择攻击(ASSA)方法,以高效识别高影响力的扰动。在合成数据和真实选举数据集上的实验结果表明,基于MLE的排名呈现尖锐的相变行为:当扰动预算超过临界值时,少量策略性投票者即可显著改变全局排名。值得注意的是,在有限预算约束下,我们的方法始终优于随机和贪婪基线方法。这些发现揭示了基于MLE的排名机制对结构化扰动存在根本敏感性,凸显了在集体决策系统中开发更鲁棒聚合方法的必要性。

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极大似然估计方法(Maximum Likelihood Estimate,MLE)也称为最大概似估计或最大似然估计,是求估计的另一种方法,最大概似是1821年首先由德国数学家高斯(C. F. Gauss)提出,但是这个方法通常被归功于英国的统计学家罗纳德·费希尔(R. A. Fisher) 它是建立在极大似然原理的基础上的一个统计方法,极大似然原理的直观想法是,一个随机试验如有若干个可能的结果A,B,C,... ,若在一次试验中,结果A出现了,那么可以认为实验条件对A的出现有利,也即出现的概率P(A)较大。极大似然原理的直观想法我们用下面例子说明。设甲箱中有99个白球,1个黑球;乙箱中有1个白球.99个黑球。现随机取出一箱,再从抽取的一箱中随机取出一球,结果是黑球,这一黑球从乙箱抽取的概率比从甲箱抽取的概率大得多,这时我们自然更多地相信这个黑球是取自乙箱的。一般说来,事件A发生的概率与某一未知参数theta有关, theta取值不同,则事件A发生的概率P(A/theta)也不同,当我们在一次试验中事件A发生了,则认为此时的theta值应是t的一切可能取值中使P(A/theta)达到最大的那一个,极大似然估计法就是要选取这样的t值作为参数t的估计值,使所选取的样本在被选的总体中出现的可能性为最大。
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