Soutenance mémoire
Dans la vie quotidienne, les interactions homme-machine se multiplient. Les Systèmes Multi-Agents (SMA) hétérogènes, c’est-à-dire composés à la fois d’agents humains et d’agents artificiels, se généralisent. Les humains étant déjà dotés de moyens robustes de communication et de raisonnement, les ordinateurs doivent donc s’adapter à leurs comportements et offrir des interfaces efficaces et agréables. La conception de ces interfaces peut être améliorée par l’étude, la modélisation et la simulation des interactions et du raisonnement humain dans un cadre coopératif. En cela, nous rejoignons Sabah [Sabah et al., 1997] qui affirme que : Pour garantir l’ergonomie des interprétations construites par la machine, i.e. leurs conformités aux attentes des utilisateurs, le fonctionnement du système mis en oeuvre doit être analogue à celui de la cognition humaine. La démarche adoptée pour répondre à cette problématique est interdisciplinaire et mêle Psychologie Cognitive (PC) et Intelligence artificielle (IA). La PC fournit les méthodes pour la mise en place d’une expérimentation psychologique. Elle permet de recueillir un échantillon de protocoles expérimentaux qui sont analysés afin d’élaborer un modèle général des comportements coopératifs observés. De plus, elle apporte la rigueur nécessaire à l’analyse de ces protocoles. L’IA, quant à elle, aide à développer des modèles implantables simulés par un programme informatique. La validation de ce programme se fait en comparant les comportements observés et les comportements simulés. Le but de cette étude est de construire des modèles qui soient satisfaisants à la fois au sens de la PC et de l’IA, comme le définit Mendelsohn [Bastien et al., 1991] : Pour les chercheurs en IA, un bon modèle du fonctionnement cognitif est un modèle formalisable par les systèmes existants, sinon, il est inutilisable. Pour les psychologues, un bon modèle doit être expérimentable ; dans le cas contraire, il perd de sa pertinence, par rapport aux faits psychologiques qu’il est censé décrire. Ce travail fait suite à un projet financé par le Groupement d’Intérêt Scientifique – Science de la Cognition (GIS-SC) (1997-2000). Ce projet, intitulé « Modélisation de comportements humains de résolution collective de problèmes », impliquait Nathalie Chaignaud, Amal El Fallah Seghrouchni et François Lévy pour leurs connaissances en IA et Anh Nguyen-Xuan et Charles Tijus pour leurs apports en PC. Cette étude avait pour but de mettre en évidence des comportements de planification dans le cadre d’une résolution collective de problèmes et de comparer le modèle de comportements humains avec des systèmes informatiques et des conceptions théoriques existants.
Projet de l’Agence de Voyage
Définition du problème
Le projet de l’agence de voyage s’intéresse à la résolution de problèmes en contexte coopératif et plus particulièrement aux situations où :
• individuellement, chaque sujet a son propre problème à résoudre :
– le sujet est suffisamment habitué à l’environnement du problème pour se concentrer uniquement sur sa résolution,
– les informations qui lui sont fournies sont incomplètes pour l’obliger à planifier,
– le sujet doit respecter les contraintes du problème ;
• collectivement, les sujets doivent coopérer s’ils veulent résoudre leur problème :
– les compétences des sujets sont complémentaires,
– les sujets interagissent par une communication écrite en langage naturel (courriers électroniques).
Dans le problème choisi, trois employés d’une agence de voyage possèdent des compétences différentes. Le premier est spécialisé dans le transport aérien, le second dans le transport ferroviaire et le dernier dans le transport routier (bus et taxis).
Chacun des sujets est chargé d’organiser un voyage pour un client différent. Ces voyages sont caractérisés par :
– une ville de départ en France,
– une ville d’arrivée en France,
– une date et une heure de départ,
– une date et une heure d’arrivée,
– un nombre de voyageurs pour la réservation,
– un budget en Francs .
Un voyage peut être décomposé en étapes ou trajets, reliant deux villes intermédiaires du voyage. Le terme étape est utilisé pour décrire une sous-partie du voyage et le terme trajet quand le voyage n’est pas précisé. Aucun voyage ne peut se faire via un moyen unique de transport. Ainsi, chaque sujet possède son propre problème à résoudre et participe à la résolution des deux autres problèmes. Voici la description des trois problèmes qui ont été proposés aux sujets et qu’ils ont résolus au cours de l’expérimentation psychologique.
1. Problème soumis au sujet en charge des transports aériens : « Une famille (deux parents et deux adolescents de 17 et 14 ans) habitant à Château-neuf (Loiret – 45) veut partir en vacances à Maguelone (Hérault – 34) dans quatre jours. Son budget est d’environ 3300F.
2. Problème soumis au sujet en charge des transports ferroviaires : « Un représentant a un rendez-vous avec un de ses clients qui l’attendra à la gare de Baisieux (Nord – 59) lundi prochain matin à 11 heures. Il partira directement de chez lui de Beaupréau (Maine-etLoire – 49). Il souhaite partir le matin même et son budget est d’environ 1310F.
3. Problème soumis au sujet en charge des transports routiers : « Trois sportifs (de 25 ans) doivent se rendre à une compétition de hockey sur glace au Chatelard (Savoie – 73). Leur départ est prévu vendredi prochain. Ils partiront de Saint-Martin-du-Tertre (Val d’Oise- 95) où leur entraînement a lieu à la patinoire tout près de la gare, mais il ne pourront pas partir avant sa fin à 17h30. Ils souhaitent arriver au Chatelard en début de soirée et demandent à ce que le prix soit au maximum de 1430F.
Analyse des protocoles expérimentaux
L’analyse des vingt-sept protocoles à été faite de façon individuelle. Cette analyse des protocoles expérimentaux a montré que les sujets planifiaient bien leurs actions pour résoudre leur problème. Cette planification est faite de manière séquentielle (construction d’un seul plan à la fois) ou parallèle (construction de plusieurs plans à la fois). De plus, l’ordre dans lequel les plans sont conçus varie en fonction du sujet, de manière :
– prospective (du point de départ vers le point d’arrivée),
– rétrospective (du point d’arrivée vers le point de départ),
– centrifuge (en débutant par les étapes centrales du voyage),
– centripète (en débutant par les extrémités du voyage).
Les notions de plans parallèles et de sous-buts parallèles ont été différenciées. Il y a plans parallèles quand le sujet construit plusieurs voyages pour le même problème contenant des étapes différentes. Par contre, des sous-buts parallèles existent pour un plan quand il y a dans ce plan des étapes ayant le même point de départ et le même point d’arrivée (ou des points de départ et d’arrivée situés dans la même ville, comme par exemple la gare et l’aéroport), avec des moyens de transport différents.
Modélisation de planification humaine
Dans une étude précédente de modélisation cognitive de résolution individuelle de problèmes, Chaignaud a proposé un modèle cognitif implanté par le système IGGY [Chaignaud, 1996], [Chaignaud et Levy, 1996]. L’article [Chaignaud et al., 2000] a montré que ce modèle pouvait être étendu à la planification en contexte coopératif du Problème de l’Agence de Voyage. Ce modèle est fondé sur l’observation de trois caractéristiques lors de la résolution du problème par les sujets :
– la distinction entre des situations normales et des situations anormales,
– la réduction de l’espace problème en ne considérant pas toutes les contraintes à la fois,
– l’abstraction faite sur les données du problème.
Le modèle construit à partir de cette analyse s’appuie sur les notions de phase, état d’esprit, stratégies, tactiques et observations pour décrire le comportement des sujets dont les traits de caractère sont représentés par la personnalité.
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Table des matières
Introduction
I Positionnement
1 Projet de l’Agence de Voyage
1.1 Cadre expérimental
1.1.1 Définition du problème
1.1.2 Mise en place de l’expérimentation
1.1.3 Protocoles expérimentaux
1.2 Étude de la planification humaine
1.2.1 Analyse des protocoles expérimentaux
1.2.2 Modélisation de planification humaine
1.2.3 Le système IGGY
1.3 Conclusion
2 Contexte dans lequel s’insère le Projet de l’Agence de Voyage
2.1 Systèmes multi-agents
2.1.1 Capacités cognitives/réactives des agents
2.1.2 Coordination des SMA
2.1.3 Architectures d’agent cognitif
2.1.4 Discussion
2.2 Un modèle de l’énoncé : la théorie des actes de langage
2.2.1 Fondements de la théorie des actes de langage
2.2.2 Théorie Austinienne des actes de langage
2.2.3 Formalisation de la théorie : Searle et Vanderveken
2.2.4 Théorie des actes de langage et théorie de la pertinence
2.2.5 Sémantique des actes de langage
2.2.6 Discussion
2.3 Modèles de dialogue
2.3.1 Modèles fondés sur la planification
2.3.2 Modèles fondés sur la structuration
2.3.3 Modèles fondés sur l’interaction
2.3.4 Modèles fondés sur les conventions
2.3.5 Modèles mixtes
2.3.6 Discussion
2.4 ACL et protocoles de communication
2.4.1 KQML
2.4.2 FIPA-ACL
2.4.3 KQML+
2.4.4 CoLa
2.4.5 Représentation des protocoles de communication
2.4.6 Discussion
2.5 Conclusion
II Analyse et modélisation des interactions humaines
3 Analyse des protocoles expérimentaux du point de vue de l’interaction
3.1 Analyse des énoncés
3.1.1 Liste de performatives
3.1.2 Comparaison avec KQML et FIPA-ACL
3.1.3 Étude statistique
3.1.4 Discussion
3.2 Dynamique conversationnelle
3.2.1 Actes illocutoires, interventions et échanges
3.2.2 Temporalité des échanges
3.2.3 Digressions
3.2.4 Étude statistique
3.2.5 Discussion
3.3 Conclusion
4 Modélisation des interactions humaines
4.1 Description formelle du Problème de l’Agence de Voyage
4.1.1 Syntaxe utilisée
4.1.2 Termes et ensembles de termes
4.1.3 Prédicats et ensembles de prédicats
4.1.4 Actions élémentaires externes
4.1.5 Contraintes formelles pour la résolution du problème
4.1.6 Discussion
4.2 Modélisation de la dynamique conversationnelle
4.2.1 Automates temporisés
4.2.2 Modélisation des échanges par automates temporisés
4.2.3 Automates de demande d’information
4.2.4 Automates de proposition d’information
4.2.5 Automates d’envoi spontané d’information
4.2.6 Automates de traitement des erreurs
4.2.7 Discussion
4.3 Modélisation des énoncés
4.3.1 Description des états mentaux
4.3.2 Modèle formel d’un énoncé
4.3.3 Sémantique générale des performatives
4.3.4 Sémantique des descriptifs
4.3.5 Sémantique des directifs
4.3.6 Sémantique des engageants
4.3.7 Discussion
4.4 Conclusion
III Mise en oeuvre et validation
5 Mise en oeuvre des modèles cognitifs de planification et d’interaction : l’architecture BDIGGY
5.1 Description de BDIGGY
5.1.1 Module de perception
5.1.2 Système IGGY2
5.1.3 Interpréteur de plans
5.1.4 Module de communication
5.2 Fonctionnement de BDIGGY
5.2.1 Initialisation
5.2.2 Perception – Décision – Action
5.2.3 Liens entre planification et interaction
5.2.4 Spécificités des dialogues observés
5.2.5 Réglage du système
5.2.6 Exemple de fonctionnement
5.3 Conclusion
6 Validation
6.1 La problématique de la validation
6.2 Génération de protocoles pour la validation
6.3 Un test « à la Turing »
6.4 Conclusion
Conclusion générale
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