La thématique centrale de ce mémoire concerne l'Intelligence Artificielle appliquée au diagnostic Médical (IAM). Son orientation repose sur des concepts d'apprentissage automatique de décisions plus que de connaissances pré-définies et figées, d'adaptation à de nouvelles situations plus que de comportements répétitifs et stéréotypés. Au goulot d'étranglement que constitue la construction d'une base de connaissances déclaratives, les systèmes préconisés opposent une utilisation intensive des bases de cas, véritables prolongements sur support informatique de la mémoire à long terme du médecin, et conduisent à l'émergence de capacités classificatoires automatisées au moyen d'algorithmes appropriés.<br />L'entreprise consistant à programmer une machine afin qu'elle produise des raisonnements habituellement attendus d'un spécialiste met au premier plan quelques difficiles questions relatives au pourquoi et au comment de tels systèmes. Le constat sinon d'échec du moins d'immenses difficultés de mise en œuvre des systèmes à bases de connaissances déclaratives, ouvrent la porte à un retour en force de l'expérience et de la mémoire cumulée de l'activité décisionnelle du praticien au cours des mois et des années de pratique. Dans cette optique, l'expérience emmagasinée sous forme de bases de cas dans la mémoire de l'ordinateur prend le pas sur la connaissance figée et laborieusement élaborée dans une base de connaissances pour la construction d'un système d'IAM. Des systèmes hybrides — permettant d'associer des connaissances déclarées par le spécialiste et des connaissances apprises automatiquement — constituent en quelque sorte un idéal que l'on s'efforce d'atteindre, notamment dans notre projet ESPRIT-III : MIX.<br />L'introduction de ce mémoire tente de préciser ce passage de la représentation à l'émergence de connaissances qui consacre en quelque sorte l'immersion de l'IAM dans les sciences de la cognition (et qui correspond en gros à mon parcours de chercheur depuis une douzaine d'années). Divers aspects de la problématique générale de la construction de classifieurs y sont abordés et une présentation succincte des diverses approches de l'émergence est proposée (connexionnisme, algorithmique génétique, induction...) et illustrée par le projet COGNIMED.<br />Autour et parfois en marge de cette problématique centrale, s'ordonnent un certain nombre de travaux que j'ai pu conduire ces dernières années dans les domaines de la psychiatrie-psychologie, de l'analyse textuelle et de la "philosophie de l'esprit". Ces travaux sont également évoqués.<br /><br />Le mémoire est structuré en quatre parties principales et une annexe :<br />- Une partie introductive présentant de manière synthétique la thématique générale de recherche ainsi qu'un bref état de l'art du domaine dans lequel se placent mes travaux. La présentation des problèmes et des orientations de ce domaine sera appuyée par une bibliographie propre à l'introduction.<br />- La première partie est consacrée à la description des recherches qui ont été effectuées depuis une dizaine d'années. Outre la description des thèmes de recherche, cette partie inclut la présentation de quelques articles et résumés de travaux.<br />- La deuxième partie donne une liste complète et structurée des publications, communications, posters, etc.<br />- La troisième partie, orientée vers le futur, est consacrée aux projets imminents et aux perspectives de recherche et de développement à moyen terme.<br />- L'annexe présente l'activité d'encadrement d'étudiants de troisième cycle, directement liée aux activités d'enseignement et de recherche.

L'application des algorithmes issus de l'Intelligence Artificielle à des applications concrètes est un domaine de recherche intéressant de par les perspectives que cela ouvre. En effet, les contraintes de ces problèmes sont telles que les faiblesses des algorithmes sont mises en évidence de façon beaucoup plus efficace que sur les exemples académiques classiques. Dans cette thèse, je m'intéresse plus particulièrement à deux problèmes d'aide au diagnostic médical. Les outils développés sont donc en interaction constante avec l'équipe médicale correspondante. Je montre donc comment, en alliant la puissance de raisonnement des modèles Markoviens au côté intuitif des ensembles flous, il est possible d'obtenir un système de diagnostic viable. Pour aider encore cette coopération, j'introduis la notion d'apprentissage de diagnostic. Cette méthodologie permet en effet au médecin de corriger le diagnostic établi par le système sur un laps de temps donné. Le système adapte alors le modèle du patient, de façon à se rapprocher de la consigne, tout en respectant des contraintes de stabilité numérique. Ce processus autorise donc le médecin à modifier les paramètres du modèle de manière cohérente, et, surtout, sans avoir à régler chacun des paramètres manuellement. Je montre finalement comment cette approche peut être généralisée à des problèmes éloignés de la médecine, en prenant l'exemple de la localisation d'un robot mobile. Cette approche mène à la réalisation d'une interface de conception d'agents ‘intelligents'. L'utilisateur désireux de construire une nouvelle application peut alors mettre cette bibliothèque en œuvre, en reliant des modules les uns aux autres afin d'obtenir les traitements nécessaires. De par sa conception à base d'objets, cette bibliothèque permet aisément l'ajout ou la modification d'algorithmes au fur et à mesure de leur développement. Cela devrait aider au développement de nouvelles applications, tout en réduisant le travail nécessaire des chercheurs impliqués.

Pour bien fonctionner, une application répartie nécessite de communiquer<br />et d'échanger des informations entre ces différentes entités. Les agents<br />mobiles apparaissent dans ce contexte comme une solution prometteuse<br />permettant la construction d'applications flexibles, adaptables aux<br />contraintes de l'application et de l'environnement d'exécution. Dans<br />cette thèse, la mobilité est étudiée sous deux angles. D'une part,<br />l'envoi du code sur le serveur permet d'adapter les services distants<br />aux exigences du client ce qui permet la réduction du trafic réseau.<br />D'autre part, une machine surchargée peut déléguer l'exécution de<br />certaines de ces tâches à une autre machine ce qui permet de gagner au<br />niveau du temps d'exécution. Une architecture basée sur la technologie<br />d'agents mobiles est proposée. Elle permet l'équilibrage de charge dans<br />une application répartie. L'architecture proposée est décentralisée et<br />l'équilibrage de charge se fait d'une façon dynamique. Un agent mobile<br />collecteur est utilisé afin de construire une vision globale du système.<br />Pour la réduction du trafic, nous proposons la communication par un<br />agent intelligent hybride. L'agent utilise ainsi deux modes,<br />client/serveur ou migration (échange locale), pour sa communication. Le<br />processus décisionnel de Markov est utilisé pour trouver la politique<br />optimale du déplacement de l'agent. Un travail d'expérimentation sur des<br />problèmes concrets permet de valider les algorithmes proposés.

Reproduction de : Habilitation à driger des recherches : Sciences mathématiques. Informatique : Lille 1 : 2005. / N° d'ordre (Lille 1) : 494. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 87-95. Liste des publications.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Automatique et informatique industrielle : Villeneuve d'Ascq, Ecole centrale de Lille : 2006. / Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 145-157.

L???intelligence artificielle est un domaine de l???informatique ??tudiant la conception d???agents intelligents. Un agent est une entit?? acqu??rant de l???information sur son environnement par ses capteurs et agissant sur son environnement ?? travers ses actionneurs. Certains agents existent seulement dans le domaine logiciel, comme par exemple un agent intelligent pour un jeu vid??o, alors que d???autres existent dans le monde physique, tels les robots mobiles. Les domaines des jeux vid??o et de la robotique partagent certaines caract??ristiques, dont la n??cessit?? de prendre des d??cisions en temps r??el dans un environnement dynamique ainsi qu???une vue incompl??te sur cet environnement. Ce m??moire est divis?? en deux chapitres. Le premier chapitre traite d???une approche de planification de trajectoires exploitant la g??om??trie d???une classe particuli??re de robots omnidirectionnels non-holonomes afin de calculer des chemins ad??quats leur permettant d???atteindre une destination d??sir??e. Les r??sultats obtenus avec cette approche tendent ?? d??montrer qu???elle est plus efficace que les algorithmes traditionnels de planification de trajectoires gr??ce ?? l???information additionnelle prise en compte lors du calcul. Le second chapitre d??crit l???architecture d??cisionnelle de l???agent intelligent SPAR qui est en mesure de jouer de fa??on autonome des parties de StarCraft : Brood War, un jeu de strat??gie en temps r??el. L???architecture de SPAR inclut entre autres des algorithmes de planification de trajectoires similaires ?? ceux du premier chapitre. Elle permet de faire face plus facilement et de fa??on plus rigoureuse, en comparaison avec les architectures existantes, aux nombreuses difficult??s propres ?? ce type de jeu. Ces difficult??s incluent un degr?? ??lev?? de concurrence dans les actions et une multitude d???unit??s ?? contr??ler dans un contexte temps r??el. L???agent SPAR a particip?? aux volets 2011 et 2012 de la comp??tition AIIDE de StarCraft et ?? l?????dition 2012 de la comp??tition SSCAI o?? il a obtenu ?? chaque fois des r??sultats honorables.

Pervasive computing or ambient computing aims to integrate information systems into the environment, in a manner as transparent as possible to the users. It allows the information systems to be tightly coupled with the physical activities within the environment. Everyday used objects, along with their environment, are made smarter with the use of embedded computing, sensors etc. and also have the ability to communicate among themselves. In pervasive computing, it is necessary to sense the real physical world and to perceive its "context" ; a high level representation of the physical situation. There are various ways to derive the context. Typically, the approach is a multi-step process which begins with sensing. Various sensing technologies are used to capture low level information of the physical activities, which are then aggregated, analyzed and computed elsewhere in the information systems, to become aware of the context. Deployed applications then react, depending on the context situation. Among sensors, RFID is an important emerging technology which allows a direct digital link between information systems and physical objects. Besides storing identification data, RFID also provides a general purpose storage space on objects, enabling new architectures for pervasive computing. In this thesis, we defend an original approach adopting the later use of RFID i.e. a digital memory integrated to real objects. The approach uses the principle where the objects self-support information systems. This way of integration reduces the need of communication for remote processing. The principle is realized in two ways. First, objects are piggybacked with semantic information, related to itself ; as self-describing objects. Hence, relevant information associated with the physical entities are readily available locally for processing. Second, group of related objects are digitally linked using dedicated or ad-hoc data structure, distributed over the objects. Hence, it would allow direct data processing - like validating some property involving the objects in proximity. This property of physical relation among objects can be interpreted digitally from the data structure ; this justifies the appellation "Tangible Data Structures". Unlike the conventional method of using identifiers, our approach has arguments on its benefits in terms of privacy, scalability, autonomy and reduced dependency with respect to infrastructure. But its challenge lies in the expressivity due to limited memory space available in the tags. The principles are validated by prototyping in two different application domains. The first application is developed for waste management domain that helps in efficient sorting and better recycling. And the second, provides added services like assistance while assembling and verification for composite objects, using the distributed data structure across the individual pieces.

Les travaux de recherche de cette thèse portent sur la modélisation sémantique des informations industrielles, dans une approche og cycle de vie fg , de gestion des informations. Dans ce type d'approche, lever le verrou lié à l'interopérabilité des modèles d'information est une condition sine qua non à un échange d'information sans perte de flux sémantique. Jusqu'alors, des méthodes d'unification étaient envisagées, reposant sur l'utilisation mutuelle de modèles standards, tels que la norme STEP par exemple. Cependant, l'unification fait face à des limites en termes d'expressivité des modèles, de rigidité, et de perte de sémantique. Afin de lever ces limites, les paradigmes de modélisation évoluent et se tournent vers les ontologies d'inférence, outils du web sémantique.Dans cette thèse, nous proposons un cadre de modélisation sémantique général et une méthodologie de mise en place de ce cadre, qui reposent sur l'utilisation d'ontologies d'inférence. L'application du cadre de modélisation à un cas d'étude industriel, issu de l'ingénierie nucléaire (plus particulièrement l'expression et l'exécution des règles métier), permet alors d'évaluer les apports et limites des ontologies en tant que paradigme de modélisation. Les limites les plus importantes que nous identifions sur l'Open World Assumption, le manque de langage de règles performant et le manque d'outils d'implémentation robustes pour des applications à large échelle. Le développement d'un démonstrateur pour le cas d'étude industriel permet finalement de tendre vers une solution mixte, où les ontologies sont utilisées localement, afin d'en exploiter les divers avantages de manière optimale.

Le vieillissement de la population est un enjeu majeur pour les prochaines années en raison, notamment, de l'augmentation du nombre de personnes dépendantes. La question du maintien à domicile de ces personnes se pose alors, du fait de l'impossibilité pour les instituts spécialisés de les accueillir toutes et, surtout, de la volonté des personnes âgées de rester chez elles le plus longtemps possible. Or, le développement de systèmes technologiques peut aider à résoudre certains problèmes comme celui de la sécurisation en détectant les chutes, et de l'évaluation du degré d'autonomie pour prévenir les accidents. Plus particulièrement, nous nous intéressons au développement des systèmes ambiants, peu coûteux, pour l'équipement du domicile. Les caméras de profondeur permettent d'analyser en temps réel les déplacements de la personne. Nous montrons dans cette thèse qu'il est possible de reconnaître l'activité de la personne et de mesurer des paramètres de sa marche à partir de l'analyse de caractéristiques simples extraites des images de profondeur. La reconnaissance d'activité est réalisée à partir des modèles de Markov cachés, et permet en particulier de détecter les chutes et des activités à risque. Lorsque la personne marche, l'analyse de la trajectoire du centre de masse nous permet de mesurer les paramètres spatio-temporels pertinents pour l'évaluation de la fragilité de la personne. Ce travail a été réalisé sur la base d'expérimentations menées en laboratoire, d'une part, pour la construction des modèles par apprentissage automatique et, d'autre part, pour évaluer la validité des résultats. Les expérimentations ont montré que certains modèles de Markov cachés, développés pour ce travail, sont assez robustes pour classifier les différentes activités. Nous donnons, également dans cette thèse, la précision, obtenue avec notre système, des paramètres de la marche en comparaison avec un tapis actimètrique. Nous pensons qu'un tel système pourrait facilement être installé au domicile de personnes âgées, car il repose sur un traitement local des images. Il fournit, au quotidien, des informations sur l'analyse de l'activité et sur l'évolution des paramètres de la marche qui sont utiles pour sécuriser et évaluer le degré de fragilité de la personne.

Avec le développement d'internet, la personnalisation de l'accès à l'information disponible est devenue incontournable et les Systèmes Hypermédia Adaptatifs (SHA) se sont rapidement répandus. Ainsi, les SHA sont des outils permettant l'accès à l'information disponible en exploitant le profil de l'utilisateur modélisé dans un modèle de l'utilisateur. Ils nécessitent aussi un modèle du domaine pour modéliser le domaine d'application concerné. Les mécanismes d'adaptation, quant à eux, sont définis dans un modèle de l'adaptation reposant sur le modèle de l'utilisateur et du domaine. Un moteur d'adaptation se charge de l'exécution. Les applications créées à partir de tels systèmes sont connus sous le nom Hypermédia Adaptatifs (HA) ou Adaptive Hypermédia en anglais (AH). Dans cette thèse nous adoptons le point de vue d'un auteur d'HA et nos contributions sont les suivantes : - Nous proposons un framework permettant aux auteurs de réutiliser leurs modèles et des adaptations existantes en utilisant un SHA particulier. Pour cela, nous proposons un processus d'intégration des modèles des auteurs et de leurs données dans des systèmes existants sans aucune transformation ou perte d'information. Nous proposons une solution selon laquelle les modèles sont représentés en OWL 3, un standard du W3C. Pour réaliser ces objectifs, nous proposons, d'une part, une aide à la définition de mappings entre les éléments du modèle inclus dans le système utilisé et les éléments des modèles des auteurs, et d'autre part, une aide pour s'assurer que le modèle construit est composé du modèle inclus dans le système utilisé, du modèle de l'auteur et des mappings. - Nous proposons un framework permettant de faciliter la spécification de stratégies d'adaptation exprimées à un haut niveau, et facilite la réutilisation de stratégies d'adaptation existantes. Nous nous sommes focalisés pour cela sur l'expression de l'adaptation de navigation selon laquelle il est demandé aux utilisateurs de "naviguer" entre des ressources selon différents chemins. La navigation concerne des ressources sélectionnées dans un ordre qui peut être imposé ou dont certaines peuvent être davantage recommandées que d'autres [13]. Nous percevons une stratégie d'adaptation comme une combinaison de parties élémentaires. Chaque partie correspond à une adaptation élémentaire et est liée à une caractéristique de l'utilisateur. Une partie peut faire partie de plusieurs stratégies d'adaptation en fonction des caractéristiques définies dans ces dernières. Notre travail suit cette idée. La notion de patron d'adaptation élémentaire que nous proposons est une abstraction de telles parties élémentaires.