Processus de recherche de type « raffinement de requête » et adaptatif :
La définition d’un système de réutilisation nécessite de spécifier les mécanismes permettant la manipulation des composants, i.e., leur recherche et leur assemblage. Nous nous focalisons dans un premier temps sur la partie « recherche » de ce processus. Afin de fournir aux utilisateurs du système de réutilisation les composants les mieux adaptés à un contexte, et ce de façon « naturelle », nous proposons un mécanisme de recherche basé sur un raffinement de requête exprimée en langage semi-formel.Vers des systèmes de développement par réutilisation :
Il paraît indispensable de concevoir des systèmes de composants contenant à la fois les composants eux-mêmes et une spécification du processus de développement qui les réutilise. Nous proposons de décrire le processus de développement par des arbres de décisions ET/OU, chaque arbre permettant la recherche progressive d’une solution à un problème de développement dans un contexte particulier. Le graphe d’enchaînement des arbres définit différentes stratégies d’utilisation des composants décrivant chacune un processus complet de développement à base de composants.Objectifs poursuivis :
Ces recherches sont menées dans le contexte de trois thèses en cours. Elles ont pour objectifs de produire les résultats suivants :
- Un modèle de spécification de composants basé sur l’orientation problème. Il exploite un modèle de buts pour spécifier les descripteurs des composants c’est à dire les parties problèmes et contexte.
- Un modèle d’organisation des composants permettant de définir à la fois une structure de la base de composants et un processus de réutilisation supportant la recherche et l’assemblage de composants.
- La spécification d’un processus de réutilisation rendant plus systématique l’adoption d’une approche par réutilisation pour la conception de systèmes (d’information ou pédagogiques).
- Une infrastructure logicielle à base d’agents supportant à la fois le processus de conception de systèmes de réutilisation et le processus de conception de systèmes par réutilisation.
Ces propositions sont expérimentées dans deux domaines d’application : (i) le développement de SI avec UML (composants fournissant des artéfacts UML et re-formulation du processus unifié en un processus par réutilisation), et (ii) le développement de contenus pédagogiques en ligne (composants pédagogiques et processus de réutilisation associé pour la production de parcours pédagogiques adaptés à différents profils d’apprenant).
Modélisation et simulation multi-agents pour l’aide à la décision :
Problématique générale :
Les systèmes multi-agents (SMA) ont montré leur capacité à modéliser et simuler des systèmes complexes, comme le révèle le nombre et la qualité croissante des travaux de la communauté scientifique concernée. La complexité de ces systèmes résulte notamment du nombre, de l’hétérogénéité et des interactions des entités qui les composent. Cela est particulièrement le cas dans des domaines d’application comme l’étude des éco-socio-systèmes ou les systèmes sociotechniques. Ces domaines sont caractérisés par des difficultés de modélisation résultant de la nature des phénomènes étudiés mais également de la prise en compte du facteur humain dans le comportement de ces systèmes. L’approche multi-agents appliquée à la modélisation et la simulation de ces systèmes complexes constitue souvent une solution alternative aux approches de simulation numérique. Ainsi, l’assistance à la construction de tels modèles, à l’interprétation et la conduite de la simulation de ces modèles sont au cœur de la problématique de ce thème de l’équipe INCOD.Les travaux de recherche de l’équipe INCOD sont associés à l’usage des SMA dans le développement de système interactifs d’aide à la décision (SIAD) orientés agents pour la résolution de problèmes complexes. Cette orientation agent se retrouve tout d’abord dans des modélisations à base d’agents (multi-modélisation), opérationnalisant les modélisations individus-centrées associées aux problèmes auxquels fait face le décideur. Ces modélisations agents peuvent impliquer diverses catégories d’agents (délibératifs ou réactifs) et conduire à des simulations qui structurent l’interaction entre le décideur et ces modèles et lui permettent d’évaluer, de façon itérative, différents scénarios. Cette interaction peut aussi être appréhendée selon une approche agent, en ayant recours à des agents « assistants », permettant d’assister le décideur en réduisant la charge cognitive qu’il peut subir lors de cette interaction en amont, en cours et en aval de la simulation.Contributions de l’équipe :
Notre contribution se situe tout d’abord au niveau méthodologique en ce qui concerne le développement des différentes modélisations agents, ainsi qu’au niveau ingénierie logicielle dans la proposition de plates-formes agents adaptée au développement de tels SIAD. Les domaines d’applications privilégiés sont soit des systèmes complexes relevant des domaines des écosystèmes, des éco-socio-systèmes ou des systèmes socio-techniques, notamment le génie industriel. Nos travaux sur l’usage des SMA dans l’aide à la décision concernent notamment :
- la proposition et la mise en œuvre de méthodes et techniques d’aide à la décision multicritère pour un groupe de décideur (extension de la méthode Prométhée),
- la proposition et la mise en œuvre de méthodes et techniques réparation de solution (repairs solutions) dans le cas du réordonnancement réactif d’atelier (thèse de E. Tranvouez),
- la simulation de scénarios de gestion d’un écosystème anthropisé (thèse de N. Franchesquin) dans le cadre du projet Simfonhyc en collaboration avec le DESMID CNRS et soutenu par la région PACA,
- la simulation de stratégies de coordination dans une chaîne logistique (thèse de O. Labarthe).
Ces travaux nous ont conduit à privilégier plusieurs axes de recherche dans l’aide à la décision par la simulation en général et l’aide à la décision par la simulation orientée agent en particulier :
- les méthodologies pour la conception de modèles agents de systèmes complexes conduisant à la conception de modèles de simulation orientés agents,
- les plates-formes de simulation multi-agents, permettant d’opérationnaliser rapidement les modèles de simulation orientés agents et d’assister l’utilisateur dans leur mise en oeuvre,
- la supervision de la simulation par l’étude et l’assistance de l’interaction entre l’utilisateur et ces modèles de simulation avant, pendant et après la simulation (Thèse de J. Serment).
- le couplage SMA et SIG (Systèmes d’Information géographique) pour le développement de système d’aide à la décision spatiale par simulation : intégration spatio-temporelle à base d’agents (Thèse en cours de E. Maille en collaboration avec le CEMAGREF).
Il s’agit ainsi de maîtriser et d’assister tout le processus de conception de l’outil de simulation agent de la modélisation du domaine étudié à l’interprétation des résultats de simulation.Recherche et Intégration d’informations hétérogènes :
Problématique générale :
L’objectif d’un système d’intégration est de fournir un accès transparent et efficace à une multitude de sources d’informations généralement hétérogènes et distribuées sur un réseau. Cet accès est fourni à travers une vue uniforme globale (schéma ou ontologie) sur les sources (schémas locaux), par l’intermédiaire d’un langage de requêtes (global). Ceci implique principalement la prise en compte des problèmes suivants :
- le choix d’une architecture d’intégration virtuelle – de médiation – ou matérialisée (entrepôt),
- la construction d’un couple « modèle d’intégration, modèle de requêtes » adapté : des solutions classiques d’intégration ont été proposées dans un cadre « relationnel, SQL » ou « logique, Datalog »,
- la définition et la gestion d’un ensemble de règles de transformations ou mappings qui permettent la récriture d’une requête globale en termes des requêtes locales,
- la gestion d’une évolutivité due à l’ajout de nouvelles sources et/ou de nouvelles ressources (outils par exemple), dans un contexte Web notamment.
La recherche développée dans ce thème s’appuie sur trois éléments : la culture BDSI (bases de données et systèmes d’information) de l’équipe, nos travaux antérieurs dans le domaine de l’interopérabilité des SI, et les résultats de projets similaires ou de référence (TSIMMIS, Infosleuth, PICSEL, etc.).Contributions de l’équipe :
Des contributions sont attendues au niveau des langages, modèles et architectures de médiation. Des domaines d’application privilégiés alimentent la liste des défis posés par ce thème de recherche. De façon plus précise, nous nous intéressons à une meilleure caractérisation des sources et des ressources..La prise en compte des sources :
- La résolution de conflits sémantiques qui surviennent lors de l’enregistrement d’une base d’information locale et de l’exécution de requêtes multi-sources.
- L’élaboration d’un schéma intégré : il est indispensable de comprendre l'organisation des données dans chacune des sources et les correspondances entre les différentes sources afin de construire un schéma intégré. Les problèmes de correspondance sont divers et nombreux et requièrent un haut niveau de représentation, afin d'être résolus, si possible de manière semi-automatique.
- Méta-information pour décrire les contenus des sources : il s’agit d’identifier les contenus des sources à intégrer et répondre à des questions telles que, cet ensemble de sources capture-t-il la totalité des données ? ces sources ont-elles des données en commun ? etc. Ces méta-informations incluent aussi des définitions de domaines, des métriques, des cardinalités et des distributions de valeurs, etc.
- Par une meilleure représentation : une description d'une source doit comprendre non seulement la description de ses données, mais aussi celle de son contenu. Elle doit également renseigner sur les ressources disponibles. Des outils de recherche, d'analyse, de requête doivent être utilisés dans le cadre de l'intégration.
- Par leur sémantique : l'intégration des sources et des ressources soulève un nouveau problème sémantique d'importance qui est l'équivalence des moyens d'interrogation et d'analyse. Deux ressources disponibles à deux différents sites peuvent être semblables, sans être obligatoirement équivalentes.
- Par la gestion de leur croissance : les outils existants sont transformés sans cesse, de nouvelles versions sont mises à disposition, de nouveaux outils sont conçus. La conception d’une interface d’accès et de traitements doit permettre l’intégration aisée de toutes nouvelles ressources.
Les objectifs que l’équipe se donne sur ce thème sont :
- Résoudre le problème énoncé ci-dessus en favorisant les compétences fortes de l’équipe (BD, SI, Agents, Représentation des connaissances, etc.).
- Une meilleure prise en compte de l’utilisateur final (accès sélectif à l’information, profils utilisateurs etc.)
- La définition des nouvelles architectures d’intégration (à base d’ontologies, à base d’agents, orientée services, etc.) favorisant une distribution et une autonomie très fortes.
- Fournir lorsque cela est possible des maquettes de démonstration.
Les domaines d’application actuellement privilégiés par l’équipe sont les systèmes d’information géographique (SIG), les SI liés aux écosystèmes, la bioinformatique, et le E-learning.Approche cognitives de la sécurité des organisations :
Problématique générale :
Les organisations socio-techniques actuelles, constituées de composantes techniques, organisationnelles et environnementales en interaction, sont de plus en plus complexes et l’étude de leurs comportements du point de vue de la sécurité est de plus en plus incontournable et nécessite l’usage de méthodes et modèles spécifiques.Les travaux de recherche de l’équipe sur ce thème concernent l’élaboration et la mise en œuvre de tels méthodes et modèles afin de concevoir des outils logiciels concourant à améliorer la sécurité de ces organisations, notamment d’aide à la prévision de comportements critiques, au diagnostic d’accidents ou à la supervision en situation critique. Dans l’élaboration de ces méthodes, modèles et outils, les travaux de l’équipe privilégient une approche à base de connaissances et une interactivité adaptative de l’outil à son utilisateur. Les principaux domaines scientifiques concernés par ces travaux sont le génie cognitif et la communication homme-machine. Le domaine d’application privilégié est la sécurité des systèmes socio-techniques, systèmes caractérisés par la complexité de modélisation de leur comportement notamment liées à la prise en compte du facteur humain.Contributions de l’équipe :
Les contributions de l’équipe sur ce thème sont principalement d’ordre méthodologique et portent sur la proposition de modèles de fonctionnement et d’interaction reposant sur une modélisation de connaissances de domaines, à partir desquels peuvent être conçus des outils logiciels interactifs d’assistance. La définition de tels modèles s’appuie sur la constitution de corpus et l’élaboration et la mise à jour d’ontologies de domaine en vue de définir des méthodes de résolution de problèmes notamment par simulation.Dans le domaine de la sécurité des organisations, vis-à-vis de l’événement accident, deux approches d’études sont distinguées : l’approche a priori et l’approche a posteriori.Les travaux de l’équipe relevant de l’approche a priori concernent :
- L’analyse prévisionnelle de comportements critiques : on s’intéresse ici à l’élaboration d’une méthode d’analyse prévisionnelle de comportement critique relatifs à des Sites Industriel Urbains (SIU) et d’un outil informatisé de support. La prévision est établie à partir de la modélisation des SIU et des scénarios d’accidents (suivant des techniques issues du Génie Cognitif) ainsi que d’un simulateur de modèles hybrides. Un module d’évaluation de la criticité des situations simulées est en cours d’étude.
- La spécification d’Interfaces Homme/Machine de supervision : il s’agit de définir une méthode et un outil informatique d’aide à la conception d’IHM pour les systèmes de supervision capables de prendre en compte les contraintes de sécurité d’une installation industrielle. Ils reposent sur l’élaboration d’un modèle cognitif du comportement des opérateurs en phase de conduite dans des situations dites d’urgence et, sur l’intégration de ce modèle au sein de la méthode de conception d’IHM.
En ce qui concerne l’approche a posteriori, les travaux de l’équipe portent sur :
- Le diagnostic d’accidents : les travaux sur le diagnostic des accidents concernent l'élaboration d'un système informatique coopératif d'aide aux experts en accidentologie routière. La première partie de ces travaux a conduit à l'élaboration d'un Modèle Générique d'Accident (MGA) prenant en compte les trois composantes du système Homme - Véhicule – Environnement (H-V-E) et d'un Processus de Recherche des Causes (PRC) qui se compose des tâches de détection de symptômes, de génération d'hypothèses et de discrimination d'hypothèses.
- L’étude des erreurs humaines en situation de conduite de systèmes à sécurité critique : il s’agit d’étudier et de modéliser les erreurs d’un opérateur humain à partir d’un corpus de documents sur le pilotage d’avions militaires, afin d’améliorer la sécurité des vols. La modélisation formelle de ces écarts est élaborée à partir de la représentation des tâches réelles et des tâches attendues.
Notre objectif est de mobiliser les approches issues des domaines du génie cognitif, de la simulation et de la communication homme/machine pour l’étude de systèmes d’aide à la décision au sein des organisations complexes où la sécurité a un rôle important.Par la proposition de ces modèles et outils associés, les travaux de l’équipe doivent ainsi concourir à l’amélioration de la sécurité des organisations socio-techniques complexes et peuvent contribuer à une théorisation du domaine de la sécurité de fonctionnement de telles organisations.