Cette thèse aborde la problématique de l'accès à l'information scientifique et technique véhiculée par de grands ensembles documentaires. Pour permettre à l'utilisateur de trouver l'information qui lui est pertinente, nous avons oeuvré à la définition d'un modèle répondant à l'exigence de souplesse de notre contexte applicatif industriel ; nous postulons pour cela la nécessité de segmenter l'information tirée des documents en plans ontologiques. Le modèle résultant permet une immersion documentaire, et ce grâce à trois types de processus complémentaires : des processus endogènes (exploitant le corpus pour analyser le corpus), exogènes (faisant appel à des ressources externes) et anthropogènes (dans lesquels les compétences de l'utilisateur sont considérées comme ressource) sont combinés. Tous concourent à l'attribution d'une place centrale à l'utilisateur dans le système, en tant qu'agent interprétant de l'information et concepteur de ses connaissances, dès lors qu'il est placé dans un contexte industriel ou spécialisé. / This thesis adresses the issue of accessing scientific and technical information conveyed by large sets of documents. To enable the user to find his own relevant information, we worked on a model meeting the requirement of flexibility imposed by our industrial application context ; to do so, we postulated the necessity of segmenting information from documents into ontological facets. The resulting model enables a documentary immersion, thanks to three types of complementary processes : endogenous processes (exploiting the corpus to analyze the corpus), exogenous processes (using external resources) and anthropogenous ones (in which the user's skills are considered as a resource) are combined. They all contribute to granting the user a fundamental role in the system, as an interpreting agent and as a knowledge creator, provided that he is placed in an industrial or specialised context.

Les projets de conception deviennent de plus en plus complexes et multidisciplinaires en termes d’organisation. Ces projets sont menés actuellement d’une manière collaborative. La connaissance coopérative (liée à la négociation et à l’organisation) produite dans ce type de projets est généralement perdue. Par ailleurs, la gestion des connaissances permet à une entreprise de réutiliser l’expérience afin d’améliorer l’apprentissage organisationnel. Plusieurs méthodologies sont définies pour recueillir les connaissances métier. Cependant, ces approches présentent des limites pour recueillir et modéliser les connaissances coopératives. Un acteur ne peut pas expliquer globalement l’activité coopérative sans préjugé. Comment réutiliser la connaissance coopérative des projets de conception devient un défi en gestion de connaissances. Dans ma thèse « Découverte des connaissances coopératives à partir des activités coopératives : application sur les projets de conception », le terme « «découverte des connaissances » est redéfinit selon la méthodologie de l’ingénierie des connaissances et la gestion des connaissances. La nature de la connaissance coopérative est étudiée, ensuite une nouvelle approche de classification est proposée afin de découvrir la connaissance coopérative dans les activités coopératives. Cette approche est également élaborée dans le contexte de projet de conception. Des tests sur des projets en ingénierie de logiciel, en éco-conception et en conception mécanique sont réalisés / Modern design projects tend to be more and more complex and multi-disciplinary in terms of both organization and process. Knowledge management enables a company to reuse its experience in order to improve organizational learning. Several knowledge engineering methods are defined to obtain expert knowledge. However, no knowledge approaches have succeeded to extract cooperative knowledge due to its particular features: cooperative knowledge is produced in cooperative activities; no single actor can claim to explain globally the cooperative activity with no personal bias. How can we reuse cooperative design project knowledge is the new challenge. In my thesis “knowledge discovery from cooperative activities, application on design projects”, the term “knowledge discovery” is redefined according to knowledge engineering approaches, and guided by the spirit of knowledge management. The nature of cooperative knowledge is studied and a novel approach of classification is proposed to discover knowledge from cooperative activities, and it is further elaborated in the context of design projects, examples on software engineering, eco-design and mechanical design are demonstrated

Ce travail de thèse se situe dans le cadre du projet Terra Dynamica visant à peupler une ville virtuelle avec des agents qui simulent des piétons et des véhicules. L’objectif de notre travail est de rendre l’environnement compréhensible par les agents de la simulation afin qu’ils puissent exhiber des comportements crédibles. Les premiers travaux qui ont été proposés pour la modélisation sémantique des environnements virtuels gardent toujours un lien de dépendance avec la représentation graphique pré-existante de l’environnement. Cependant, l’information sémantique représentée dans ce genre d’approches est difficilement exploitable par les agents pour effectuer des procédures de raisonnement complexes en dehors des algorithmes de navigation. Nous présentons dans cette thèse un modèle de représentation de la sémantique de l’environnement qui fournit aux agents des données sur l’utilisation des objets de l’environnement pour permettre au mécanisme d’aide à la décision de produire des comportements crédibles. Par ailleurs, en réponse à des contraintes inhérentes à la simulation urbaine, notre approche est capable de traiter un grand nombre d’agents, en temps réel. Notre modèle est basé sur le principe que les objets de l’environnement proposent des services permettant de réaliser les actions avec différentes qualités. Nous avons donc représenté les informations sémantiques des objets liées à leur utilisation sous forme de services dans une ontologie de services. Nous avons utilisé cette ontologie de services pour calculer une qualité de service QoS qui nous permet de trier les différents objets permettant de réaliser une même action. Ainsi, nous pouvons comparer entre les services proposés par les objets pour proposer aux agents les meilleurs objets leur permettant de réaliser leurs actions afin d’acquérir une crédibilité comportementale. Afin d’évaluer l’impact de notre modèle sur la crédibilité des comportements produits, nous avons défini un protocole d’évaluation dédié aux modèles de représentation de la sémantique dans les environnements. Dans ce protocole, des observateurs doivent évaluer le caractère crédible des comportements produits par le simulateur à partir d’un modèle sémantique de l’environnement. Grâce à cette évaluation, nous montrons que notre modèle permet de simuler des agents dont le comportement est jugé comme crédible par des observateurs humains. Nous présentons également une évaluation qualitative de la capacité de notre modèle de passer à l’échelle et de répondre aux contraintes d’une simulation temps-réel. Cette évaluation, nous a permis de montrer que les caractéristiques de l’architecture de notre modèle nous permettent de répondre en un temps raisonnable aux demandes d’un grand nombre d’agents. / This work is part of the Terra Dynamica project whose objective was to populate a virtual city with agents that simulate pedestrians and vehicles. The aim of our work is to make agents which understand their environment so they can produce credible behaviors The first proposed solutions for the semantic modeling of virtual environments still keep a link with the pre-existing graphic representation of the environment. However, the semantic information represented in this kind of approach is difficult to use by the agents to perform complex reasoning procedures outside the navigation algorithms. In this thesis we present a semantic representation model of the environment that provides the agents with data on the use of environmental objects in order to allow the decision mechanism to produce credible behaviors. Furthermore, in response to the constraints that are inherent to the urban simulation, our approach is capable of handling a large number of agents in real time. Our model is based on the principle that environmental objects provide services for performing actions with different qualities. We have therefore represented the semantic information of the objects related to their use, as services in an ontology of services. We used this ontology of services to calculate a QoS which allows us to sort the different objects which all perform the same action. Thus, we can compare between the services offered by different objects in order to provide the agents with the best objects that allow them to carry out their actions and exhibit behavioral credibility. To assess the impact of our model on the credibility of the produced behaviors, we defined an evaluation protocol for the semantic representation of virtual environment models. In this protocol, observers must assess the credibility of behaviors produced by the simulator using a semantic model of the environment. Through this evaluation, we show that our model can simulate agents whose behavior is deemed credible by human observers. We also present a qualitative assessment of the ability of our model to scale and meet the constraints of a real-time simulation. This evaluation allowed us to show that the characteristics of the architecture of our model allow us to respond in a reasonable amount of time to requests from a large number of agents.

La représentation des connaissances et le raisonnement sont au cœur du grand défi de l'Intelligence Artificielle. Plus précisément, dans le contexte des applications robotiques, la représentation des connaissances et les approches de raisonnement sont nécessaires pour résoudre les problèmes de décision auxquels sont confrontés les robots autonomes lorsqu'ils évoluent dans des environnements incertains, dynamiques et complexes ou pour assurer une interaction naturelle dans l'environnement humain. Dans un système d'interaction robotique, l'information doit être représentée et traitée à différents niveaux d'abstraction: du capteur aux actions et plans. Ainsi, la représentation des connaissances fournit les moyens de décrire l'environnement avec différents niveaux d'abstraction qui permettent d'effectuer des décisions appropriées. Dans cette thèse, nous proposons une méthodologie pour résoudre le problème de l'interaction multimodale en décrivant une architecture d'interaction sémantique basée sur un cadre qui démontre une approche de représentation et de raisonnement avec le langage (EKRL environment knowledge representation language), afin d'améliorer l'interaction entre les robots et leur environnement. Ce cadre est utilisé pour gérer le processus d'interaction en représentant les connaissances impliquées dans l'interaction avec EKRL et en raisonnant pour faire une inférence. Le processus d'interaction comprend la fusion des valeurs des différents capteurs pour interpréter et comprendre ce qui se passe dans l'environnement, et la fission qui suggère un ensemble détaillé d'actions qui sont mises en œuvre. Avant que ces actions ne soient mises en œuvre par les actionneurs, ces actions sont d'abord évaluées dans un environnement virtuel qui reproduit l'environnement réel pour évaluer la faisabilité de la mise en œuvre de l'action dans le monde réel. Au cours de ces processus, des capacités de raisonnement sont nécessaires pour garantir une exécution globale d'un scénario d'interaction. Ainsi, nous avons fourni un ensemble de techniques de raisonnement pour effectuer de l’inférence déterministe grâce à des algorithmes d'unification et des inférences probabilistes pour gérer des connaissances incertaines en combinant des modèles relationnels statistiques à l'aide des réseaux logiques de Markov (MLN) avec EKRL. Le travail proposé est validé à travers des scénarios qui démontrent l’applicabilité et la performance de notre travail dans les applications du monde réel. / Knowledge Representation and Reasoning is at the heart of the great challenge of Artificial Intelligence. More specifically, in the context of robotic applications, knowledge representation and reasoning approaches are necessary to solve decision problems that autonomous robots face when it comes to evolve in uncertain, dynamic and complex environments or to ensure a natural interaction in human environment. In a robotic interaction system, information has to be represented and processed at various levels of abstraction: From sensor up to actions and plans. Thus, knowledge representation provides the means to describe the environment with different abstraction levels which allow performing appropriate decisions. In this thesis we propose a methodology to solve the problem of multimodal interaction by describing a semantic interaction architecture based on a framework that demonstrates an approach for representing and reasoning with environment knowledge representation language (EKRL), to enhance interaction between robots and their environment. This framework is used to manage the interaction process by representing the knowledge involved in the interaction with EKRL and reasoning on it to make inference. The interaction process includes fusion of values from different sensors to interpret and understand what is happening in the environment, and the fission which suggests a detailed set of actions that are for implementation. Before such actions are implemented by actuators, these actions are first evaluated in a virtual environment which mimics the real-world environment to assess the feasibility of the action implementation in the real world. During these processes, reasoning abilities are necessary to guarantee a global execution of a given interaction scenario. Thus, we provided EKRL framework with reasoning techniques to draw deterministic inferences thanks to unification algorithms and probabilistic inferences to manage uncertain knowledge by combining statistical relational models using Markov logic Networks(MLN) framework with EKRL. The proposed work is validated through scenarios that demonstrate the usability and the performance of our framework in real world applications.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La thèse s’intéresse au transfert de connaissances scientifiques en valorisation des produits à base de bois en fin de vie vers les acteurs de la filière bois. La question de recherche est : Comment transférer les connaissances scientifiques (recueil et représentation des connaissances) sur la valorisation des produits à base de bois en fin de vie pour qu'elles puissent être assimilées et utilisées par les acteurs de la filière bois ? Le recueil des connaissances a combiné des séances d'interview de spécialistes avec l’acquisition des connaissances à partir d’articles scientifiques. Les connaissances recueillies ont été reformulées afin de faciliter leur transfert vers les acteurs de la filière bois : les concepts pertinents, relations d'influence entre les concepts et résultats scientifiques ont été respectivement représentés via des cartes conceptuelles, graphes d'influence, et fiches de connaissances. Un modèle canonique de cartes conceptuelles a été proposé afin de permettre une représentation homogène des concepts. La transmission, l’assimilation et l'utilisation potentielle des connaissances à transférer ont été traitées comme suit : La transmission a été proposée via un livre électronique (hypermédia) de connaissances, L’assimilation a été prise en compte via la reformulation des connaissances et une représentation graphique des connaissances suivant une carte conceptuelle canonique et un format prédéfini de fiches. L’utilisation potentielle des connaissances transférées a été renforcée par la représentation des leviers d'action sur les concepts du domaine sous forme de graphes d'influence. Les performances de transfert à partir du livre ont été évaluées en fonction du degré de compréhension du contenu du livre, la charge cognitive de l’utilisateur au cours de l’utilisation du livre de connaissances et sa désorientation. L’expérience a montré que la forme canonique développée est intuitive ; et, tout comme la navigation dans le livre, n'occasionne pas de désorientation ou surcharge cognitive de l'utilisateur. Les résultats obtenus montrent, au sein de la filière bois, tout l’intérêt de la représentation proposée pour le transfert de connaissances scientifiques vers des professionnels. / This thesis focuses on the transfer of scientific knowledge on recovered wood to practitioners of the wood sector. The research question is: how to transfer the scientific knowledge (collect and representation of knowledge and the transmission medium) on the recovered wood so that they may assimilate and used by non-scientific personnel of the wood sector ? Knowledge was first collected through interviews with specialists in the re-use of recovered wood and combined with acquisition of knowledge from scientific publications. The collected knowledge was then reformulated to facilitate its transfer to practitioners in the wood sector. The relevant concepts, the influences between concepts and relevant scientific results werere spectively represented via concept maps, influence graphs, and knowledge sheets. A canonical model of concept maps is proposed to enable a homogeneous representation of concepts. Transmission, assimilation and potential utilization of knowledge transfer were treated as follows : The transmission is proposed via an electronic (hypermedia) knowledge-book, the assimilation (absorption) has been taken into account through the reformulation of knowledge and a graphical representation of knowledge following a canonical concept map and sheets with a predefined format and The potential use of the transferred knowledge is facilitated by the representation of the action levers on the domain concepts in the form of influence graphs. The efficiency of knowledge transfer via the knowledge book has been evaluated according to the degree of understanding of the book content, the cognitive load of the user during use of the knowledge-book and the disorientation it caused. The experience has shown that the developed canonical form is intuitive and, like navigation in the book, does not cause disorientation or cognitive over load to the user. This promotes the assimilation and the use of the knowledge-book content. The obtained results indicate that the representation of relevant knowledge in a knowledge-book should facilitate for the transfer of scientific knowledge to professionals in the wood sector.

Cette thèse vise à définir des techniques pour mieux exploiter les connaissances du domaine dans l’objectif de rendre compte de la réalité de systèmes qualifiés de complexes et critiques. La modélisation est une étape indispensable pour effectuer des vérifications et exprimer des propriétés qu’un système doit satisfaire. La modélisation est une représentation simplificatrice, mais réductionniste de la réalité d’un système. Or, un système complexe ne peut se réduire à un modèle. Un modèle doit s’intégrer dans sa théorie observationnelle pour rendre compte des anomalies qu’il peut y contenir. Notre étude montre clairement que le contexte est la première problématique à traiter car principale source de conflits dans le processus de conception d’un système. L’approche retenue dans cette thèse est celle d’intégrer des connaissances du domaine en associant le système à concevoir à des formalismes déclaratifs qualifiés de descriptifs appelés ontologies. Notre attention est portée au formalisme Event-B dont l’approche correct-par-construction appelée raffinement est le principal mécanisme dans ce formalisme qui permet de faire des preuves sur des représentations abstraites de systèmes pour exprimer/vérifier des propriétés de sûreté et d’invariance. Le premier problème traité concerne la représentation et la modélisation des connaissances du contexte en V&V de modèles. Suite à l’étude des sources de conflits, nous avons établi de nouvelles règles pour une extraction de connaissances liées au contexte par raffinement pour la V&V. Une étude des formalismes de représentation et d’interprétation logiques du contexte a permis de définir un nouveau mécanisme pour mieux structurer les modèles Event-B. Une deuxième étude concerne l’apport des connaissances du domaine pour la V&V. Nous définissons une logique pour le formalisme Event-B avec contraintes du domaine fondées sur les logiques de description, établissons des règles à exploiter pour l’intégration de ces connaissances à des fins de V&V. L’évaluation des propositions faites portent sur des études de cas très complexes telles que les systèmes de vote dont des patrons de conception sont aussi développés dans cette thèse. Nous soulevons des problématiques fondamentales sur la complémentarité que peut avoir l’intégration par raffinement des connaissances du domaine à des modèles en exploitant les raisonnements ontologiques, proposons de définir de nouvelles structures pour une extraction partiellement automatisée / This thesis aims at defining techniques to better exploit the knowledge provided from the domain in order to account for the reality of systems described as complex and critical. Modeling is an essential step in performing verifications and expressing properties that a system must satisfy according to the needs and requirements established in the specifications. Modeling is a representation that simplifies the reality of a system. However, a complex system can not be reduced to a model. A model that represents a system must always fit into its observational theory to account for any anomalies that it may contain. Our study clearly shows that the context is the first issue to deal with as the main source of conflict in the design process of a system. The approach adopted in this thesis is that of integrating knowledge of the domain by associating the system to design with declarative formalisms qualified of descriptive ones that we call ontologies. We pay a particular attention to the Event-B formalism, whose correct-by-construction approach called refinement is the main mechanism at the heart of this formalism, which makes it possible to make proofs on abstract representations of systems for expressing and verifying properties of safety and invariance. The first problem treated is the representation and modeling of contextual knowledge in V&V of models. Following to the study looked at the different sources of conflict, we established new definitions and rules for a refinement context knowledge extraction for Event-B V&V. A study of logical formalisms that represent and interpret the context allowed us to define a new mechanism for better structuring Event-B models. A second study concerns the contribution that domain knowledge can make to the V&V of models. We define a logic for the Event-B formalism with domain constraints based on the description logic, and we define rules to integrate domain knowledge for model V&V. The evaluation of the proposals made deal with very complex case studies such as voting systems whose design patterns are also developed in this thesis. We raise fundamental issues about the complementarity that the integration of domain knowledge can bring to Event-B models by refinement using ontological reasoning, and we propose to define a new structures for a partially automated extraction on both levels, namely the V&V

La thèse, réalisée dans le cadre du projet « investissements d'avenir » E-care, propose un processus méthodologique pour faciliter l'analyse et la conception de systèmes de télésurveillance médicale pour la détection précoce de signes précurseurs à toute complication. La méthodologie proposée est basée sur un système multi-agents utilisant plusieurs types d'ontologies associées à un système expert. Le système multi-agents est adapté à la télésurveillance médicale avec une architecture distribuée pour permettre l’autonomie et la réactivité au sein des sites de déploiement, en particulier les habitats. Les architectures ainsi conçues, prennent en compte l'ensemble des données du patient : son profil, ses antécédents médicaux, les traitements médicamenteux, les données physiologiques et comportementales ainsi que les données relatives à son environnement et à son hygiène de vie. Ces architectures doivent également être ouvertes pour s'adapter à de nouvelles sources de données.Cette méthodologie a été appliquée au projet E-care définissant ainsi son système d'information. Ce système d'information est composé de deux types d'ontologies représentant les connaissances pertinentes ainsi qu'un système expert pour la détection de situations à risque. Une première ontologie du problème a été construite pour gérer le système, les acteurs et leurs taches. Par la suite, trois ontologies de domaines ont été construites représentant, les maladies, les médicaments et les facteurs de risque cardio-vasculaire. Le système expert exploite des règles d'inférences construites en collaboration avec les experts médicaux et en utilisant des guides de bonnes pratiques dans le domaine de la cardiologie. Cette méthodologie a défini également l'architecture du système composé de quatre types d'agents autonomes à savoir : des capteurs pour la prise de mesures, une passerelle pour la collecte et la transmission depuis les habitats, un serveur pour le traitement et l'accès aux données, et enfin une base de données pour le stockage sécurisé des données des patients.Le système E-care a été testé et validé en utilisant des tests et des simulations inspirés de cas réels. Par la suite, une expérimentation a été faite pour la validation les différents composants du système dans milieu de télésurveillance médicale. Cette expérimentation est passée par deux phases, la première s'est déroulée au CHRU de Strasbourg, et la deuxième est en cours aux domiciles des patients. / The thesis, conducted as part of the E-care project, proposes a methodological process to facilitate the analysis and design of medical remote monitoring systems for early detection of signs of any complications. The proposed methodology is based on a multi-agent system using several types of ontologies associated with an expert system. The multi-agent system is suitable for medical monitoring with a distributed architecture to keep some autonomy and responsiveness of habitats. The process identifies the generic and specific aspects of each system. The designed architectures take into account all the patient data such as: patient profile, medical history, drug treatments, physiological and behavioral data, as well as data relating to patient's environment and his lifestyle. These architectures should be open to be adapted to new data sources.This methodology was applied to E-care project in order to define its information system. This information system is composed of two types of ontologies (problem ontology and several domain ontologies) and an expert system for the detection of risk situations. The problem ontology was built to manage the system including users and their tasks. Three domain ontologies have been built to represent, disease, drugs and cardiovascular risk factors. The expert system uses inference rules, which are defined in collaboration with medical experts using their knowledge and some medical guidelines. This methodology also defined the system architecture, which consists of four autonomous agents types namely: medical sensors to collect physiological measurements. The gateway collects data from sensors and transmits them from the patients' homes to the server. The server processes data and gives access to them. Finally the database secures storage of patient data.As part of the E-care project, an experiment was conducted to validate the various system components. This experiment has gone through two phases, the first was held at the University Hospital of Strasbourg, and the second is in the patients' homes.

Cette thèse se situe à l'intersection de trois domaines de recherche : le raisonnement à partir de cas, l'extraction de connaissances et la représentation des connaissances. Raisonner à partir de cas consiste à résoudre un nouveau problème en utilisant un ensemble de problèmes déjà résolus, appelés cas. Dans cette thèse, un langage de représentation des variations entre cas est introduit. Nous montrons comment ce langage peut être utilisé pour représenter les connaissances d'adaptation et pour modéliser la phase d'adaptation en raisonnement à partir de cas. Ce langage est ensuite appliqué à la tâche d'apprentissage de connaissances d'adaptation. Un processus d'extraction de connaissances, appelé CabamakA, est mis au point. Ce processus permet d'apprendre des connaissances d'adaptation par généralisation à partir d'une représentation des variations entre cas. Une discussion est ensuite menée sur les conditions d'opérationnalisation de CabamakA au sein d'un processus d'acquisition de connaissances. L'étude aboutit à la proposition d'un nouveau type d'approche pour l'acquisition de connaissances d'adaptation dans lequel le processus d'extraction de connaissances est déclenché de manière opportuniste au cours d'une session particulière de résolution de problèmes. Les diérents concepts introduits dans la thèse sont illustrés dans le domaine culinaire à travers leur application au système de raisonnement à partir de cas Taaable, qui constitue le contexte applicatif de l'étude.

Dans cette th{è}se, nous nous int{é}ressons {à} la repr{é}sentation et {à} la classification de structures spatiales dans le cadre de la reconnaissance de mod{è}les de paysages agricoles sur des images satellites. Nous avons d{é}fini, lors d'une phase d'acquisition des connaissances, des mod{è}les de paysages sous forme de classes dans un syst{è}me de repr{é}sentation des connaissances par objets. Les classes sont reli{é}es entre elles par des relations spatiales qualitatives. Les relations spatiales sont des classes dont les instances lient d'autres classes. Les classes de relations sont organis{é}es dans une hi{é}rarchie ayant une structure de treillis permettant de repr{é}senter la sp{é}cialisation, l'implication, la disjonction et la conjonction de relations. Nous avons choisi un treillis de Galois qui permet de mettre en {é}vidence le lien entre relations et conditions n{é}cessaires {à} la v{é}rification des relations sur l'image. Gr{â}ce {à} cette structure, nous avons propos{é} un algorithme de recherche de l'ensemble minimum des conditions qui permet de r{é}duire le nombre d'op{é}rations sur les images. Des algorithmes ont {é}t{é} aussi propos{é}s pour repr{é}senter les propri{é}t{é}s math{é}matiques des relations. Nous proposons d'ajouter au langage quatre facettes permettant de repr{é}senter la quantification des relations spatiales. Nous avons modifi{é} l'op{é}ration qui associe un mod{è}le {à} une entit{é} pour prendre en compte la quantification des relations dans la classification des structures spatiales. Le syst{è}me de reconnaissance a {é}t{é} implant{é} dans le langage \yafool et mis en \oe{}uvre sur des cartes de la r{é}gion Lorraine.