Raisonnement bas

1
Raisonnement basé sur l'expérience pour coopérer
à la prise de décisionUne approche systémique

• Alain Mille
• De lapproche systémique aux sciences cognitives
• 16 mai 2003 Lyon
• Séminaire LEACM

FRE CNRS 2672 Université Claude Bernard Lyon1
2
Plan de la présentation

• Vision systémique
• Approche  cognitiviste 
• PADIM Aider la décision de lopérateur en
  supervision industrielle une approche fondée
  sur la réutilisation de lexpérience concrète
• Critique et généralisation de lapproche
  systémique pour la réutilisation et le partage
  dexpériences

3
Vision systémique

• Une démarche ancrée dans la théorie des systèmes
  complexes
• Interaction / rétroaction
• Globalité (tout somme(parties))
• Organisation -gt frontières
• Complexité
• Nombre de composants
• Incertitude
• Ordre / désordre

4
Classification JL Le Moigne3 strates / 9 niveaux

• Strate  Machine 
• Pas dadaptation tangible (tout est  machinal )
• Strate  Vie 
• Adaptation  vitale 
• Strate  Humain 
• Libre arbitre !

5
Strate  machine 
6
Strate  vie 
7
Strate  humain 
8
Au départ, une approche  cognitiviste Comprendr
e, raisonner, trouver des solutionsRichard 90

• Activités cognitives orientées vers la
  réalisation de tâches.
• gt limitées aux activités mentales ici.
• mobilisant
• Des structures cognitives permanentes / objets,
  situations, événements, séquence dactions ayant
  fait lobjet dune expérience singulière
• Lélaboration des décisions daction
• Les représentations, structures cognitives
  transitoires / attributs de signification et
  dinférence
• La production dinférences / à finalité de
  compréhension / à finalité daction
• La construction de connaissances et
  lapprentissage
• La régulation et le contrôle dactivité

9
SYNTHESE
10
PAD'IMPoste d'Aide à la Décision IMmédiate

• Système de supervision
• capable d'exploiter la connaissance disponible
  sur le système supervisé
• Capable de capitaliser l'expérience des
  opérateurs
• pour coopérer en temps réel avec les opérateurs
  dans l'établissement d'environnements de
  supervision adéquats

11
AIDER la décision immédiate pour comprendre une
situation

• La tâche générale de lopérateur est
• Maintenir un état sûr du système
• Maintenir un état productif du système
• Et donc dans  limmédiat 
• Décider ce qui doit être disponible dans
  lenvironnement de supervision
• Pour comprendre la situation
• Pour agir sur lenvironnement de supervision pour
  maintenir le système dans un état maîtrisé

12
Un scénario
Utilisation du système (à concevoir) d'aide à la
décision en supervision
13
Un exemple de situation...
Tableaux de bord
???
Une alerte....
14
Un tableau de bord....
Vues
Hyperboutons
15
focalisation...
recherche d'un objet focal pour la supervision
16
Adaptation d'une supervision connue
Remémoration d'un épisode passé et adaptation au
nouveau contexte
17
plus tard, validation, apprentissage...
18
PAD'IMUn cycle de vie allongé pour la supervision
Validation supervision
Gestion de nouvelles situations
Apprentissage supervision
Exploitation/ Explications
Spécifications générales
connaissances
Spécifications
Tests de performances
formelles
Documentations
Tests dintégration
Modélisation
Générale
Simulation
Tests fonctionnels
Modélisation
Détaillée
Simulation
Tests Unitaires
Réalisation
19
Les deux facettes du système PAD'IM
Pad'im Exploitation
Pad'im Conception
?
Système Industriel
Système Industriel
20
Les bases du projet

• Lapplication de lapproche systèmique à la
  supervision industrielle (Formentor Chen, 90,
  Diapason Penalva, 93)
• Lapplication des modèles cognitifs à
  lopérateur (projet Message Boy, 85)
• Le paradigme du Raisonnement à Partir de Cas pour
  implanter la partie expérience du système

21
Raisonnement à Partir de Cas
PROBLEME
Base de cas
Connaissance
générale
22
La connaissance mobilisée

• Les "objets" de supervision
• Les représentations liées au domaine de la
  supervision
• Les cas (épisodes de supervision)

23
Concept de base l'Objet de Supervision
ce qui est "objet" de supervision
OBJET DE SUPERVISION
24
l'Objet de Supervision
Liste dhyperdocuments
est documenté par
NOM
a pour nom
est supervisé par
Liste de Tableaux de bord
OBJET DE SUPERVISION
25
Types d'objets de supervision dans un système
industriel

• Composant structurel
• Entité topologique
• Fonction
• Produit
• Situation

26
Qu'est-ce qu'un cas ?
Un cas est un épisode de supervision complet
27
Un prélude d'événements...
Episode de supervision
Séquence
d'Evénements
28
un objet de focalisation...
Episode de supervision
Séquence
OF
d'Evénements
Objet Focal de
Supervision
29
et la description des environnements successifs
de supervision.
Episode de supervision
Séquence
ES
OF
d
d'Evénements
Objet Focal de
Supervision
E
NVIRONNEMENT DE
S
de début
UPERVISION
30
et la description des environnements successifs
de supervision.
Modifications de
lenvironnement
Episode de supervision
de supervision
Séquence
ES
OF
d
d'Evénements
Objet Focal de
Supervision
E
NVIRONNEMENT DE
S
de début
UPERVISION
31
et la description des environnements successifs
de supervision.
Modifications de
lenvironnement
Episode de supervision
de supervision
Séquence
ES
ES
OF
d
f
d'Evénements
Objet Focal de
Supervision
E
NVIRONNEMENT DE
E
NVIRONNEMENT DE
S
de début
UPERVISION
S
de fin
UPERVISION
dépisode
32
Graphe de connaissance correspondant à un
environnement de supervision
Contexte Opérateur
Contexte dExploitation
ENVIRONNEMENT DE SUPERVISION
liste de Tableaux de Bord
Liste de couples Objet / Etats d'objet de
supervision
/
33
Raisonnement

• Interpréter une situation
• Remémorer une situation similaire
• Proposer une adaptation possible à la situation
  actuelle
• Réparer éventuellement et garder le résultat de
  ladaptation comme nouvelle expérience.
• Évaluation pour validation ?

34
Interpréter la signature événementielle
liste chronologique filtrée des événements qui
"préludent" l'épisode.
P1
V1
P1
Objets associés aux événements
E12
E02
E03
Seuil haut
Alerte
Alerte sur
Pression
Pression
fermeture
sur
P1
sur
P1
V1
35
Interpréter élaborer la signature
conceptuelle...
ensemble des objets directement "supervisés" en
début d'épisode.
représentation de
P1
représentation
(pression
structurelle du
sous une forme
sous-système de
analogique)
SSP1
pompage
représentation de
P1
(pression
sous forme
barre-graphe)
Hyperbouton
P1
vers le sous-
système de
SSP1
pompage
Hyperbouton
vers la
représentation
numérique des
variables de
P1
36
depuis les tableaux de bords courants...
représentation de
P1
représentation
(pression
structurelle du
sous une forme
sous-système de
analogique)
SSP1
pompage
représentation de
SSP1
P1
(pression
sous forme
barre-graphe)
Hyperbouton
P1
vers le sous-
système de
SSP1
pompage
Hyperbouton
vers la
représentation
numérique des
P1
variables de
37
depuis la signature événementielle.
SSP1
P1
V1
38
Interpréter focalisation...
39
Raisonnement

• Interpréter une situation
• Remémorer une situation similaire
• Proposer une adaptation possible à la situation
  actuelle
• Réparer éventuellement et garder le résultat de
  ladaptation comme nouvelle expérience.
• Évaluation pour validation ?

40
Remémorer index grossier
Racine
CE2
CO5
CO5
Etat2
Etat1
Etat3
Etat2
O4
O2
O5
O12
O103
41
Remémorer calcul de similarité conceptuelle
appariement moyen /objets comparables
Episode 2
P1/Etat1
Remplissage automatique/Etat2
SSP1/Etat1
Episode1
0
0,25
0,5
0
P2/Etat1
1
0,5
0
0
SSP1/Etat1
Remplissage manuel/Etat2
0
0
0,5
0,5
Similarité Globale
0,416
famille de type "composant structurel"
famille de type "fonction"
42
Remémorer dissimilarité événementielle
différence des signatures événementielles
S1
S2
dissimilarité de représentativité
diss1card(S2)-card(S1)8-35 diss2rang(E3/S2)-r
ang(E12/S2)-card(S1)16-2-312
dispersion
dissimilaritéreprésentativitédispersion527
43
Remémorer dissimilarité événementielle
S1
S2
E10
E10
E10
dissimilarité de représentativité
diss1card(S2)-card(S1)8-35 diss2rang(E3/S2)-r
ang(E12/S2)-card(S1)15-3-310
dispersion
dissimilaritéreprésentativitédispersion505
44
Raisonnement

• Interpréter une situation
• Remémorer une situation similaire
• Proposer une adaptation possible à la situation
  actuelle
• Réparer éventuellement et garder le résultat de
  ladaptation comme nouvelle expérience.
• Évaluation pour validation ?

45
Adapter Développer les explications dans
l'épisode retrouvé...
Objets représentés au début de l'épisode
P1
SSP1
V1
Objets représentés par les événements
V1
P1
V1
Groupe de pompage 1
SSP1
P1
Objets représentés en fin d'épisode
P1
Qu'est-ce qui explique la supervision de ces
objets?
Episode retrouvé
46
Partir de l'élément à expliquer...
SSP1
Groupe de pompage 1
P1
V1
47
pour développer ses liens avec les autres objets
représentés...
lien est_composant_de
lien est_composé_de
48
Adapter chercher les explications qui peuvent
se retrouver dans l'épisode courant...
Objets représentés au début de l'épisode
P2
SSP1
Objets représentés par les événements
BA25
P2
?
P1
Objets à sélectionner pour être supervisés à la
fin del'épisode
Episode en cours
49
en partant des objets présents en début
d'épisode...
SSP1
P2
BA25
50
...développer les relations...
SSP1
P2
BA25
lien est_composant_de
lien est_composé_de
51
...pour découvrir une explication plausible...
SSP1
Groupe de pompage 2
P2
BA25
lien est_composant_de
lien est_composé_de
52
...généraliser les descriptions pour découvrir
les rôles joués...
Objet de Supervision
Objet de Supervision
Objet de Supervision
Objet de Supervision
Objet de Supervision
Objet de Supervision
Objet de Supervision
Objet de Supervision
relation de composition
53
...spécialiser dans les rôles découverts...
Objets candidats pour la fin d'épisode courant
Objets de fin d'épisode rémémoré
jouent le même rôle dans les deux épisodes
54
Adapter appariement direct...
Objets candidats pour la fin d'épisode courant
Objets de fin d'épisode rémémoré
SSP1
SSP1
Groupe de pompage 1
Groupe de pompage 2
P1
P2
V1
BA25
55
Adapter par similarité d'explication
Objets candidats pour la fin d'épisode courant
Objets de fin d'épisode rémémoré
SSP1
SSP1
Groupe de pompage 1
Groupe de pompage 2
P1
P2
V1
BA25
56
Adapter choisir une (re)présentation

• si (l'objet est déjà représenté dans l'épisode
  courant)
• alors privilégier la représentation existante
• sinon
• si (il existe un objet similaire dans l'épisode
  remémoré)
• alors utiliser sa représentation
• sinon
• si (il existe un tableau de bord le représentant
  dans le même contexte)
• alors utiliser la représentation de ce tableau
  de bord
• sinon créer un nouveau tableau de bord avec des
  représentations par défaut
• faire valider par l'opérateur

57
Raisonnement

• Interpréter une situation
• Remémorer une situation similaire
• Proposer une adaptation possible à la situation
  actuelle
• Réparer éventuellement et garder le résultat de
  ladaptation comme nouvelle expérience.
• Évaluation pour validation ?

58
Réparer édition de la proposition par
lopérateur...
59
Mémoriser indexer

• Le cas réparé comme la décidé lopérateur est
  indexé dans la mémoire dynamique du système (état
  non évalué)
• Le cas  trace  lhistoire de la réparation pour
  permettre  dapprendre  de lécart
  dinterprétation entre le système et lopérateur

60
Raisonnement

• Interpréter une situation
• Remémorer une situation similaire
• Proposer une adaptation possible à la situation
  actuelle
• Réparer éventuellement et garder le résultat de
  ladaptation comme nouvelle expérience.
• Évaluation pour validation ?

61
Capitalisation, édition de cas prototypes
62
Réalisations

• Le système PADIM a été prototypé complètement
  (thèse Béatrice Fuchs)
• Le système DESIGNER pour réutiliser lexpérience
  dans la conception de systèmes de supervision de
  type PADIM a été prototypé (thèse Benoît Chiron)
• Partenaires SFERCA, CGE, SAGEP

63
Limites et nouvelles propositions

• Expérience Cas structurés à lavance
• Connaissances explicatives des cas à acquérir
  complètement et à lavance
• Pas de réelle  construction  du sens
• Comment faire reculer ces limites en sattachant
  à la notion de traces plus quà la notion de cas?
• Comment faire émerger du sens  en contexte  de
  ces traces plutôt que convoquer du  sens 
  préétabli dans des cas ?
• Comment sappuyer sur des traces pour partager
  des expériences et faciliter lémergence de sens
  dans un collectif ?
• gt REFORMULATION (point de vue Multiagents
  Salima Hassas-)

64
Reformulation (1)
Collectif 1 agent humain / agent système
informatique Mots clés interaction, adaptation,
évolution, survie

• Postulat le système (Homme-Système) co-évolue
  par interaction et adaptation
• Le système enregistre lexpérience de
  lutilisateur et la restitue en situation
• Lexpérience (positive) chemin (satisfaisant)
  dans un espace de sous-solutions potentielles
• lhumain apprend ce chemin optimal par
  interaction (cas essai/erreur)
• gt lhumain évolue en interagissant avec le
  système
• le système info senrichit par laccumulation
  des expériences dutilisation
• gt Plus un système est utilisé (avec succès),
  plus il sera utilisé
• (survie du système)

65
Reformulation (2)
Plusieurs collectifs Collectif 1 mais aussi
Collectif 2 agent humain / agent
humain Collectif 3 agent informatique / agent
informatique Mots clés interaction, partage,
échange , émergence
Objectif partage , échange gt capitalisation
dexpériences Capitaliser lt rechercher des
invariants dans un système dynamique (en
évolution perpétuelle) Les K et E mises en jeu
réseau de concepts interconnectés dans lequel on
fait émerger des structures stables (invariants)
gt une approche (systémique) systèmes
complexes
66
Reformulation (3)
plus concrètement dans le contexte de
lexpérience
Acteur i
Rôle 2
Rôle 1
Agents interface
E
E
E
E
E
Agents système
67
Reformulation (fin)
2 niveaux à considérer Opérationnel analyse
des traces (opératoire et dinteraction) (Thèse
A. Stuber) Salima Hassas Outil théorie
des langages - une trace est une phrase dun
langage - trace individuelle (opératoire,
dinteraction) - trace collective résultat
dune combinaison non linéaire des traces
individuelles (émergence) - travaux sur
lémergence de langage commun Conceptuel
ontologies (Thèse J. Arana) Yannick Prié, Salima
Hassas - individuelles - collectives
(émergentes co-construites par interaction) -
notion de sens commun
68
Suite

• Généralisation du concept daide à la décision à
  lassistance générique à  lutilisation  dun
  système informatique pour une tâche non
  complètement connue / réutilisation de
  lexpérience
• Applications aux tâches de conception, de
  recherche dinformation, dapprentissage humain
• Généralisation à la notion de  traces
  dutilisation  ?   traces dinteractions  pour
  le partage dexpériences et la construction du
  sens dans les collectifs
• Comment utiliser les effets damorce  mutuelle 
  pour la construction de sens rôle  des 
  mémoires (mentales ou autres)

69
Des systèmes en  intelligence  avec leurs
utilisateurs
Connaissances
Données
Documents