core/inference.py

from __future__ import annotations
"""Intent Inference 통합.

흐름:
  - infer_batch(survey)  : Batch Feature만으로 baseline Intent Score 산출
  - infer_with_behavior  : Batch + Behavioral Pattern Feature를 합쳐 재추론
                          (boost 누적 방식이 아니라, 모든 피처를 입력으로 다시 모델/룰을 통과시킴)

산출되는 IntentScore는 baseline 대비 변화량(delta_score, rank_change)을 함께 보관한다.
"""
import logging
import math
from dataclasses import dataclass
from typing import Any

# Softmax 분포 sharpness 조절. 작을수록 Top 점수에 분포가 집중.
# T=0.15 → 시연 임팩트(상위 Intent 강조) 우선. Top 5가 분포의 ~60% 점유, 행동 1번에 Δp 수%p
PROBABILITY_TEMPERATURE = 0.15

from config import settings
from core.engines import get_engine, config
from core.engines.base import ScenarioEngine
from core.extractor import get_extractor

logger = logging.getLogger(__name__)

# 행동 → 직접 신호 Intent 부스트. (시나리오 config L2_inference.ranker.action_signal로 override)
# Rule pattern_boost가 일부 행동만 커버하는 한계를 보완해, behaviors.json의 모든 행동이
# 의미상 연결된 Intent를 끌어올리도록 한다. (final 재추론에만 적용; baseline은 batch만)
# 아래 값은 scenario_id 미지정/누락 시 fallback 기본값.
ACTION_SIGNAL_SCALE = 0.28   # 최신 행동 1회당 가산 (weight=1.0 기준)
ACTION_SIGNAL_CAP   = 0.55   # 행동 반복 시 상한
ACTION_SIGNAL_DECAY = 0.6    # 위치 기반 recency 감쇠 (최신 age=0 → 1.0, 직전 0.6, 그전 0.36 …)


def _resolve_temperature(scenario_id: str | None) -> float:
    """시나리오 config의 softmax 온도를 조회한다.

    Args:
        scenario_id: 조회할 시나리오 ID. None이면 모듈 기본값을 사용한다.

    Returns:
        softmax 온도. config 누락 시 모듈 기본값으로 fallback한다.
    """
    if scenario_id is None:
        return PROBABILITY_TEMPERATURE
    try:
        return config.get_probability_temperature(scenario_id)
    except (KeyError, FileNotFoundError):
        return PROBABILITY_TEMPERATURE


def _resolve_action_signal(scenario_id: str | None) -> tuple[float, float, float]:
    """시나리오 config의 행동 부스트 파라미터를 조회한다.

    Args:
        scenario_id: 조회할 시나리오 ID. None이면 모듈 기본값을 사용한다.

    Returns:
        (scale, cap, decay) 튜플. config 누락 시 모듈 기본값으로 fallback한다.
    """
    if scenario_id is not None:
        try:
            sig = config.get_action_signal(scenario_id)
            return sig["scale"], sig["cap"], sig["decay"]
        except (KeyError, FileNotFoundError):
            pass
    return ACTION_SIGNAL_SCALE, ACTION_SIGNAL_CAP, ACTION_SIGNAL_DECAY


def _resolve_boost_mode(scenario_id: str | None) -> str:
    """행동 boost 합성 방식을 조회한다.

    config L2.ranker.action_signal.boost_mode 값을 사용한다.

    Args:
        scenario_id: 조회할 시나리오 ID. None이면 기본값을 사용한다.

    Returns:
        합성 방식 문자열. 누락 시 'additive'로 fallback한다.
    """
    if scenario_id is not None:
        try:
            return config.get_action_signal(scenario_id).get("boost_mode", "additive")
        except (KeyError, FileNotFoundError):
            pass
    return "additive"


def _resolve_action_suppress(scenario_id: str | None) -> dict | None:
    """행동 기반 의도 감쇠 설정을 조회한다.

    config L2.ranker.action_signal.suppress 값을 사용한다.
    형식: {"by_entity": {entity: [감쇠 대상 intent_id, ...]}, "scale": float, "cap": float}.
    예) 회복 행동(mental_recovery/exercise) 누적 시 번아웃 심화 intent를 점진 감쇠.

    Args:
        scenario_id: 조회할 시나리오 ID. None이면 None을 반환한다.

    Returns:
        감쇠 설정 dict. 미설정 시 None.
    """
    if scenario_id is not None:
        try:
            return config.get_action_signal(scenario_id).get("suppress")
        except (KeyError, FileNotFoundError):
            pass
    return None


def _action_intent_signals(
    events: list[dict],
    behavior_map: dict[str, list[str]],
    decay: float = ACTION_SIGNAL_DECAY,
) -> dict[str, float]:
    """세션 누적 행동을 entity→intent 매핑으로 의도별 가중 신호로 환산한다.

    - recency decay: 최신 행동일수록 큰 weight (DECAY^age). 방금 한 행동이 현재 의도를 주도하되,
      같은 행동 반복은 누적되어 강해진다(과거도 0으로 죽이진 않음).
    - BACK(navigate_back)은 메뉴 복귀용 순수 내비게이션 → 신호·aging 모두에서 제외(무효과).
      섹션을 떠난 행동은 이후 다른 행동이 쌓이며 decay로 자연 소멸한다.

    Args:
        events: 세션에 누적된 행동 이벤트 리스트.
        behavior_map: entity → intent_id 리스트 매핑.
        decay: 위치 기반 recency 감쇠 계수.

    Returns:
        intent_id → 가중 신호 합 매핑.
    """
    real = [ev for ev in events if ev.get("event_type") != "navigate_back"]
    n = len(real)

    weights: dict[str, float] = {}
    for i, ev in enumerate(real):
        age = (n - 1) - i
        w = decay ** age
        for iid in behavior_map.get(ev.get("entity", ""), []):
            weights[iid] = weights.get(iid, 0.0) + w
    return weights


@dataclass
class IntentScore:
    """단일 intent의 baseline·final 점수와 순위 변화(행동 반영 전후)."""
    intent_id:       str
    intent_name:     str
    L1_id:           str
    L1_name:         str
    L2_id:           str
    L2_name:         str
    inference_type:  str
    baseline_score:  float   # Batch Feature만으로 추론한 점수
    final_score:     float   # Batch + Behavioral Pattern Feature 합쳐 재추론한 점수
    delta_score:     float   # final - baseline
    baseline_rank:   int     # baseline 기준 rank
    rank:            int     # final_score 기준 rank
    rank_change:     int     # baseline_rank - rank (양수면 상승)


def infer_batch(
    survey_answers: dict[str, str],
    scenario_id: str = settings.SCENARIO_ID,
) -> tuple[dict[str, Any], list[IntentScore]]:
    """설문 답변만으로 baseline Intent Score를 산출한다 (행동 반영 전).

    Args:
        survey_answers: 질문 ID → 선택 응답 코드 매핑.
        scenario_id: 추론에 사용할 시나리오 ID.

    Returns:
        (batch_features, scores) 튜플. batch_features는 산출된 Batch Feature,
        scores는 final 점수 내림차순으로 정렬된 IntentScore 리스트.
    """
    engine = get_engine(scenario_id)
    batch_features = engine.build_batch_features(survey_answers)
    all_features = {
        **batch_features,
        **engine.empty_pattern_features(),
        **engine.empty_event_features(),
    }

    raw = _score_all(all_features, engine)
    scores = _to_intent_scores(raw, raw, engine)
    return batch_features, scores


def infer_with_behavior(
    survey_answers: dict[str, str],
    session_id: str,
    scenario_id: str = settings.SCENARIO_ID,
) -> tuple[dict[str, Any], list[IntentScore]]:
    """Batch + 누적 Pattern + 최신 Event Feature를 합쳐 재추론한다.

    baseline(행동 없는 상태) 점수를 함께 산출해 delta_score / rank_change를 채운다.

    Args:
        survey_answers: 질문 ID → 선택 응답 코드 매핑.
        session_id: 누적 행동 이벤트를 조회할 세션 ID.
        scenario_id: 추론에 사용할 시나리오 ID.

    Returns:
        (batch_features, scores) 튜플. scores는 baseline 대비 델타·순위변화가 채워진
        IntentScore 리스트로, final 점수 내림차순으로 정렬된다.
    """
    engine = get_engine(scenario_id)
    batch_features = engine.build_batch_features(survey_answers)

    # baseline: Pattern/Event Feature를 0으로 둔 상태
    baseline_features = {
        **batch_features,
        **engine.empty_pattern_features(),
        **engine.empty_event_features(),
    }
    baseline_raw = _score_all(baseline_features, engine)

    # final: 실제 누적 Pattern + 최신 Event Feature 반영 (엔진 전용 계산)
    pattern_features = engine.pattern_features(session_id)
    event_features = engine.event_features(session_id)
    events = get_extractor()._events_by_session.get(session_id, [])

    combined_features = {**batch_features, **pattern_features, **event_features}
    final_raw = _score_all(combined_features, engine)

    # 행동이 직접 가리키는 Intent를 끌어올림 (final 에만 적용 → Δ·rank_change가 행동에 귀속)
    scale, cap, decay = _resolve_action_signal(scenario_id)
    boost_mode = _resolve_boost_mode(scenario_id)   # "additive"(기본) | "headroom"
    behavior_map = engine.behavior_intent_map()
    for iid, cnt in _action_intent_signals(events, behavior_map, decay=decay).items():
        if iid in final_raw:
            boost = min(cnt * scale, cap)
            if boost_mode == "headroom":
                # 헤드룸 비례 가산: 천장(0.97) 다중 동점 방지 + base 순서 보존
                final_raw[iid] = final_raw[iid] + boost * (1.0 - final_raw[iid])
            else:
                final_raw[iid] = min(final_raw[iid] + boost, 0.97)

    # 행동 기반 감쇠: 특정 행동(예: 회복) 누적 시 대상 intent(예: 번아웃 심화)를 점진 감쇠.
    # 가산 boost와 대칭 — 같은 recency decay 가중을 penalty로 환산해 점수를 비율 축소.
    suppress = _resolve_action_suppress(scenario_id)
    if suppress:
        sup_scale = suppress.get("scale", 0.0)
        sup_cap   = suppress.get("cap", 1.0)
        sup_map   = suppress.get("by_entity", {})
        for iid, cnt in _action_intent_signals(events, sup_map, decay=decay).items():
            if iid in final_raw:
                penalty = min(cnt * sup_scale, sup_cap)
                final_raw[iid] = final_raw[iid] * (1.0 - penalty)

    scores = _to_intent_scores(baseline_raw, final_raw, engine)
    return batch_features, scores


def _score_all(features: dict[str, Any], engine: ScenarioEngine) -> dict[str, float]:
    """모든 Intent에 대해 점수만 산출한다.

    inference_type에 따라 rule/model로 분기한다.

    Args:
        features: 추론 입력 feature 매핑.
        engine: 시나리오 엔진.

    Returns:
        intent_id → score 매핑.
    """
    f = dict(features)
    if isinstance(f.get("결합 여부"), bool):
        f["결합 여부"] = 1 if f["결합 여부"] else 0

    out: dict[str, float] = {}
    for intent in engine.intents():
        iid = intent["id"]
        if intent["inference_type"] == "Model":
            score = engine.model_predict(iid, f)
        else:
            score = engine.rule_predict(iid, f)
        out[iid] = float(score)
    return out


def _rank_map(raw: dict[str, float]) -> dict[str, int]:
    """raw 점수를 내림차순 순위로 환산한다.

    Args:
        raw: intent_id → score 매핑.

    Returns:
        intent_id → 순위(1-기반) 매핑.
    """
    ordered = sorted(raw.items(), key=lambda kv: kv[1], reverse=True)
    return {iid: i for i, (iid, _) in enumerate(ordered, start=1)}


def _to_intent_scores(
    baseline_raw: dict[str, float],
    final_raw: dict[str, float],
    engine: ScenarioEngine,
) -> list[IntentScore]:
    """baseline·final raw 점수를 IntentScore 리스트로 변환한다.

    델타·순위변화를 채우고 final 점수 내림차순으로 정렬한다.

    Args:
        baseline_raw: baseline intent_id → score 매핑.
        final_raw: final intent_id → score 매핑.
        engine: 시나리오 엔진.

    Returns:
        final 점수 내림차순으로 정렬된 IntentScore 리스트.
    """
    baseline_ranks = _rank_map(baseline_raw)
    final_ranks    = _rank_map(final_raw)

    results: list[IntentScore] = []
    for intent in engine.intents():
        iid = intent["id"]
        b = baseline_raw.get(iid, 0.0)
        f = final_raw.get(iid, 0.0)
        br = baseline_ranks.get(iid, 0)
        fr = final_ranks.get(iid, 0)
        results.append(IntentScore(
            intent_id=iid,
            intent_name=intent["name"],
            L1_id=intent["L1_id"],
            L1_name=intent["L1_name"],
            L2_id=intent["L2_id"],
            L2_name=intent["L2_name"],
            inference_type=intent["inference_type"],
            baseline_score=round(b, 4),
            final_score=round(f, 4),
            delta_score=round(f - b, 4),
            baseline_rank=br,
            rank=fr,
            rank_change=br - fr,
        ))

    results.sort(key=lambda s: s.final_score, reverse=True)
    return results


# ── WebSocket 페이로드 헬퍼 ───────────────────────────────────

def _softmax(values: list[float], temperature: float) -> list[float]:
    """수치적으로 안정적인 softmax로 raw score를 정규화 확률 분포로 변환한다.

    Args:
        values: 정규화할 raw score 리스트.
        temperature: softmax 온도. 작을수록 상위 값에 분포가 집중된다.

    Returns:
        합이 1이 되는 정규화 확률 리스트. 입력이 비면 빈 리스트.
    """
    if not values:
        return []
    scaled = [v / temperature for v in values]
    m = max(scaled)
    exps = [math.exp(s - m) for s in scaled]
    total = sum(exps) or 1.0
    return [e / total for e in exps]


def to_probability_dict(
    scores: list[IntentScore],
    scenario_id: str | None = None,
    temperature: float | None = None,
) -> dict[str, dict[str, float]]:
    """Intent raw score를 softmax 정규화 확률(p)과 baseline 확률(p0)로 변환한다.

    raw score 합 분모 정규화는 분포가 너무 평탄하므로 softmax(score / T) 분포를 사용한다.
    T가 작을수록 상위 Intent에 분포가 집중된다.
    T는 scenario_id의 config(L2_inference.calibrator)에서 조회한다(미지정 시 모듈 기본값).

    INTENT_UPDATE 페이로드의 `all_probabilities` 필드에 사용된다.

    Args:
        scores: 확률로 변환할 IntentScore 리스트.
        scenario_id: 온도 조회에 사용할 시나리오 ID. None이면 모듈 기본값.
        temperature: softmax 온도 직접 지정. None이면 scenario_id로 조회한다.

    Returns:
        intent_id → {"p": final 확률, "p0": baseline 확률} 매핑.
    """
    if temperature is None:
        temperature = _resolve_temperature(scenario_id)
    p_vals  = _softmax([s.final_score    for s in scores], temperature)
    p0_vals = _softmax([s.baseline_score for s in scores], temperature)
    return {
        s.intent_id: {
            "p":  round(p_vals[i],  6),
            "p0": round(p0_vals[i], 6),
        }
        for i, s in enumerate(scores)
    }


def to_topn_with_others(
    scores: list[IntentScore],
    top_n: int = 5,
    scenario_id: str | None = None,
) -> tuple[list[dict], dict]:
    """Top-N + 기타(others) 페이로드를 구성한다.

    Args:
        scores: 확률로 변환할 IntentScore 리스트.
        top_n: 상위로 노출할 intent 개수.
        scenario_id: 온도 조회에 사용할 시나리오 ID. None이면 모듈 기본값.

    Returns:
        (top_list, others) 튜플.
        top_list: [ {intent_id, ..., probability, baseline_probability, delta_probability} ]
        others: { count, probability, baseline_probability, delta_probability }
    """
    probs = to_probability_dict(scores, scenario_id=scenario_id)
    sorted_scores = sorted(scores, key=lambda s: s.final_score, reverse=True)

    top_items: list[dict] = []
    for s in sorted_scores[:top_n]:
        pr = probs[s.intent_id]
        top_items.append({
            "intent_id":            s.intent_id,
            "intent_nm_ko":         s.intent_name,
            "L1_id":                s.L1_id,
            "L1_name":              s.L1_name,
            "L2_id":                s.L2_id,
            "L2_name":              s.L2_name,
            "inference_type":       s.inference_type,
            "rank":                 s.rank,
            "baseline_rank":        s.baseline_rank,
            "rank_change":          s.rank_change,
            "probability":          pr["p"],
            "baseline_probability": pr["p0"],
            "delta_probability":    round(pr["p"] - pr["p0"], 6),
        })

    rest = sorted_scores[top_n:]
    others_p  = sum(probs[s.intent_id]["p"]  for s in rest)
    others_p0 = sum(probs[s.intent_id]["p0"] for s in rest)
    others = {
        "count":                len(rest),
        "probability":          round(others_p,  6),
        "baseline_probability": round(others_p0, 6),
        "delta_probability":    round(others_p - others_p0, 6),
    }
    return top_items, others


# ── Customer Context JSON 생성 ────────────────────────────────

def to_customer_context_json(
    session_id: str,
    stage: str,
    scenario_id: str,
    scores: list[IntentScore],
    batch_features: dict[str, Any],
) -> dict[str, Any]:
    """세션·단계·전체 intent 점수를 Customer Context JSON으로 직렬화한다.

    저장/조회용 페이로드를 구성한다.

    Args:
        session_id: 세션 ID.
        stage: 추론 단계.
        scenario_id: 시나리오 ID.
        scores: 직렬화할 IntentScore 리스트.
        batch_features: 산출된 Batch Feature 매핑.

    Returns:
        session/scenario/stage/intents 키를 가진 Customer Context JSON dict.
    """
    intents = []
    for s in scores:
        intents.append({
            "intent_id":         s.intent_id,
            "intent_nm_ko":      s.intent_name,
            "L1":                {"id": s.L1_id, "name": s.L1_name},
            "L2":                {"id": s.L2_id, "name": s.L2_name},
            "baseline_score":    s.baseline_score,
            "final_score":       s.final_score,
            "delta_score":       s.delta_score,
            "baseline_rank":     s.baseline_rank,
            "rank":              s.rank,
            "rank_change":       s.rank_change,
            "inference_type":    s.inference_type,
        })

    return {
        "session_id":       session_id,
        "scenario_id":      scenario_id,
        "stage":            stage,
        "intents":          intents,
    }