Ce travail considère les systèmes multi-agents pour la gestion d'un web sémantique d'entreprise basé<br>sur une ontologie. Dans le projet CoMMA, je me suis focalisé sur deux scénarios d'application:<br>l'assistance aux activités de veille technologique et l'aide à l'insertion d'un nouvel employé dans une organisation. Trois aspects ont été développés dans ce travail :<br>- la conception d'une architecture multi-agents assistant les deux scénarios, et l'approche organisationnelle descendante adoptée pour identifier les sociétés, les rôles et les interactions des agents ;<br>- la construction de l'ontologie O'CoMMA et la structuration de la mémoire organisationnelle en exploitant les technologies du Web sémantique ;<br>- la conception et l'implantation (a) des sous-sociétés d'agents chargées de la maintenance des annotations et de l'ontologie et (b) des protocoles supportant ces deux groupes d'agents, en particulier des techniques pour la distribution des annotations et des requêtes entre les agents.

Le premier chapitre montre que nos scénarios d'usages sont issus de problèmes de capitalisation, de gestion et de diffusion de connaissances. Nous étudions donc des mémoires individualisées (rattachées à un utilisateur donné), organisationnelles (rattachées à une organisation, notamment une entreprise) ou plus généralement communautaires (rattachées à une communauté d'intérêt ou de pratique). Nous donnons dans le premier chapitre des contextes d'application de nos travaux que nous utiliserons comme des scénarios motivants pour les chapitres suivants. Nous y définissons aussi notre positionnement en représentation des connaissances, notamment pour ce qui est de la représentation d'une mémoire à base d'ontologies.<br />Dans le deuxième chapitre, nous rappelons comment les formalismes à base de graphes peuvent être utilisés pour représenter des connaissances avec un degré variable de formalisation en fonction des besoins identifiés dans les scénarios d'application et des traitements à effectuer notamment pour la mise en place de webs sémantiques. Nous identifierons brièvement les caractéristiques de certains de ces formalismes qui sont utilisés dans nos travaux et les opportunités d'extensions qu'ils offrent. Nous synthétiserons aussi une initiative en cours pour factoriser la définition des structures mathématiques partagées par ces formalismes et réutiliser l'algorithmique des traitements communs à ces structures.<br />Dans le troisième chapitre nous expliquons que l'ontologie offre un support à d'autres types de raisonnement que la dérivation logique. Par exemple, la hiérarchie de notions contenue dans une ontologie peut être vue comme un espace métrique permettant de définir des distances pour comparer la proximité sémantique de deux notions. Nous avons mis en œuvre cette idée dans plusieurs scénarios comme l'allocation distribuée d'annotations, la recherche approchée ou le clustering. Nous résumons dans ce troisième chapitre diverses utilisations que nous avons faites des distances sémantiques et discutons notre position sur ce domaine. Nous donnons les scénarios d'utilisation et les distances utilisées dans un échantillon représentatif de projets que nous avons menés. Pour nous, cette première série d'expériences a permis de démontrer l'intérêt et le potentiel des distances, et aussi de souligner l'importance du travail restant à faire pour identifier et caractériser les familles de distances existantes et leur adéquation respective aux tâches pour lesquelles nos utilisateurs souhaitent être assistés.<br />Dans le quatrième chapitre, nous rappelons qu'un web sémantique, tel que nous en utilisons dans nos scénarios, qu'il soit public ou sur l'intranet d'une entreprise, repose généralement sur plusieurs serveurs web qui proposent chacun différentes ontologies et différentes bases d'annotations utilisant ces ontologies pour décrire des ressources. Les scénarios d'usage amènent souvent un utilisateur à formuler des requêtes dont les réponses combinent des éléments d'annotation distribués entre plusieurs de ces serveurs.<br />Ceci demande alors d'être capable :<br />(1) d'identifier les serveurs susceptibles d'avoir des éléments de réponse ;<br />(2) d'interroger des serveurs distants sur les éléments qu'ils connaissent sans surcharger le réseau;<br />(3) de décomposer la requête et router les sous-requêtes vers les serveurs idoines ;<br />(4) de recomposer les résultats à partir des réponses partielles.<br />Nous avons, avec le web sémantique, les briques de base d'une architecture distribuée. Le quatrième chapitre résume un certain nombre d'approches que nous avons proposées pour tenir compte de la distribution et gérer des ressources distribuées dans les webs sémantiques que nous concevons.<br />Les ontologies et les représentations de connaissances sont souvent dans le cœur technique de nos architectures, notamment lorsqu'elles utilisent des représentations formelles. Pour interagir avec le web sémantique et ses applications, le cinquième chapitre rappelle que nous avons besoin d'interfaces qui les rendent intelligibles pour les utilisateurs finaux. Dans nos systèmes d'inférences des éléments de connaissances sont manipulés et combinés, et même si les éléments de départ étaient intelligibles, l'intelligibilité des résultats, elle, n'est pas préservée par ces transformations.<br />Actuellement, et dans le meilleur des cas, les concepteurs d'interfaces mettent en œuvre des transformations ad hoc des structures de données internes en représentations d'interface en oubliant souvent les capacités de raisonnement que pourraient fournir ces représentations pour construire de telles interfaces. Dans le pire des cas, et encore trop souvent, les structures de représentation normalement internes sont directement mises à nu dans des widgets sans que cela soit justifié et, au lieu d'assister l'interaction, ces représentations alourdissent les interfaces.<br />Puisqu'elles reçoivent les contributions d'un monde ouvert, les interfaces du web sémantique devront être, au moins en partie, générées dynamiquement et rendues pour chaque structure devant rentrer en contact avec les utilisateurs. Le cinquième et dernier chapitre souligne cette opportunité croissante d'utiliser des systèmes à base d'ontologies dans l'assistance aux interactions avec nos utilisateurs.

Présentation d'une infrastructure de représentation de connaissances centrée objet, développée pour la conception, la manipulation et le contrôle de l'intégrité des bases de données des environnements de conception assistée par ordinateur. Cette infrastructure intégré des concepts et des techniques développées dans les domaines des bases de données, de l'intelligence artificielle et des langages de programmation, tels que l'héritage de propriétés , l'attachement procédural et l'emploi de mécanismes d'abstraction

RDF est un langage de représentation des connaissances dédié à l'annotation des ressources dans le Web Sémantique. Bien que RDF peut être lui-même utilisé comme un langage de requêtes pour interroger une base de connaissances RDF (utilisant la conséquence RDF), la nécessité d'ajouter plus d'expressivité dans les requêtes a conduit à définir le langage de requêtes SPARQL. Les requêtes SPARQL sont définies à partir des patrons de graphes qui sont fondamentalement des graphes RDF avec des variables. Les requêtes SPARQL restent limitées car elles ne permettent pas d'exprimer des requêtes avec une séquence non-bornée de relations (par exemple, Existe-t-il un itinéraire d'une ville A à une ville B qui n'utilise que les trains ou les bus?"). Nous montrons qu'il est possible d'étendre la syntaxe et la sémantique de RDF, définissant le langage PRDF (pour Path RDF) afin que SPARQL puisse surmonter cette limitation en remplaçant simplement les patrons de graphes basiques par des graphes PRDF. Nous étendons aussi PRDF à CPRDF (pour Constrained Path RDF) permettant d'exprimer des contraintes sur les sommets des chemins traversés (par exemple, "En outre, l'une des correspondances doit fournir une connexion sans fil."). Nous avons fourni des algorithmes corrects et complets pour répondre aux requêtes (la requête est un graphe PRDF ou CPRDF, la base de connaissances est un graphe RDF) basés sur un homomorphisme particulier, ainsi qu'une analyse détaillée de la complexité. Enfin, nous utilisons les graphes PRDF ou CPRDF pour généraliser les requêtes SPARQL, définissant les extensions PSPARQL et CPSPARQL, et fournissons des tests expérimentaux en utilisant une implémentation complète de ces deux langages.

Cette thèse présente une application et des extensions des principes et des technologies relatives au Web sémantique pour la construction d'un portail dédié à la gestion des connaissances en cancérologie. OWL, langage de représentation d'ontologies, est notamment employé pour la représentation des connaissances contenues dans les référentiels, sortes de protocoles de décision médicaux. Les inférences associées à OWL sont utilisées pour l'aide à la décision dans le cadre de l'application des référentiels. Mais les connaissances contenues dans les référentiels ne permettent pas de prendre en compte toutes les situations et nécessitent d'être adaptées pour certains cas particuliers. Pour cette raison, nous proposons une extension des technologies du Web sémantique afin de permettre la représentation de connaissances d'adaptation et l'implémentation d'un mécanisme de raisonnement à partir de cas (RÀPC) intégré à l'infrastructure du Web sémantique. Par ailleurs, dans des domaines complexes tels que la cancérologie, coexistent différents points de vue, c'est-à-dire différentes façons de considérer les connaissances du domaine et différentes façons de les utiliser. La notion d'ontologie ne permet pas de prendre en compte cette multiplicité de points de vue. Pour cette raison, nous avons étudié les formalismes de représentation des connaissances intégrant de façon explicite la notion de point de vue. Nous nous appuyons sur le langage C-OWL afin d'établir une représentation multi-points de vue des connaissances contenues dans les référentiels en accord avec les technologies du Web sémantique. Sur la base de cette représentation multi-points de vue en C-OWL, un mécanisme de RÀPC décentralisé est défini. Celui-ci exploite les multiples points de vue pour distribuer le RÀPC en différents processus. Les relations existant entre les points de vue sont quant à elles utilisées pour l'échange de connaissances et la collaboration entre ces différents processus. Au travers de l'application en cancérologie, la représentation multi-points de vue montre ainsi des apports concernant les difficultés inhérentes à l'ingénierie des connaissances (acquisition, évolution), la mise en oeuvre du mécanisme de RÀPC (utilisation de plusieurs cas, combinaison de points de vue) et le « passage à l'échelle » des mécanismes de raisonnements pour le Web sémantique, RÀPC compris.

La composition automatisée de services Web ou le processus de formation de nouveaux services Web à plus forte valeure ajoutée est l'un des plus grand défis auxquels le Web sémantique est face aujourd'hui. La sémantique permet d'un côte de décrire les capacités des services Web mais aussi leurs processus d'exécution, d'où un élément clé pour la composition automatique de services Web. Dans cette étude de doctorat, nous nous concentrons sur la description fonctionnelle des services Web c'est-à-dire, les services sont vus comme une fonction ayant des paramètres i) d'entrée, de sortie sémantiquement annotés par des concepts d'une ontologie de domaine et ii) des conditions préalables et effets conditionnels sur le monde. La composition de services Web est alors considérée comme une composition des liens sémantiques où les lois de cause à effets ont aussi un rôle prépondérant. L'idée maîtresse est que les liens sémantiques et les lois causales permettent, au moment de l'exécution, de trouver des compatibilités sémantiques, indépendamment des descriptions des services Web. En considérant un tel niveau de composition, nous étudions tout d'abord les liens sémantiques, et plus particulièrement leurs propriétés liées à la validité et la robustesse. A partir de là et dépendant de l'expressivité des services Web, nous nous concentrons sur deux approches différentes pour effectuer la composition de services Web. Lors de la première approche, un modèle formel pour effectuer la composition automatique de services Web par le biais de liens sémantiques i.e., Matrice de liens sémantiques est introduite. Cette matrice est nécessaire comme point de départ pour appliquer des approches de recherche basées sur la régression (ou progression). Le modèle prend en charge un contexte sémantique et met l'accent sur les liens sémantiques afin de trouver des plans corrects, complets, cohérents et robustes comme solutions au problème de composition de services Web. Dans cette partie un modèle formel pour la planification et composition de services Web est présenté. Dans la seconde approche, en plus de liens sémantiques, nous considérons les lois de causalité entre effets et pré-conditions de services Web pour obtenir les compositions valides de services Web. Pour ceci, une version étendue et adaptée du langage de programmation logique Golog (ici sslGolog) est présentée comme un formalisme naturel non seulement pour le raisonnement sur les liens sémantiques et les lois causales, mais aussi pour composer automatiquement les services Web. sslGolog fonctionne comme un interprète qui prend en charge les paramètres de sortie de services pour calculer les compositions conditionnelles de services. Cette approche (beaucoup plus restrictive) suppose plus d'expressivité sur la description de service Web. Enfin, nous considérons la qualité des liens sémantiques impliqués dans la composition comme critère novateur et distinctif pour estimer la qualité sémantique des compositions calculées. Ainsi les critères non fonctionnels tels que la qualité de service(QoS) ne sont plus considérés comme les seuls critères permettant de classer les compositions satisfaisant le même objectif. Dans cette partie, nous nous concentrons sur la qualité des liens sémantiques appartenant à la composition de service Web. Pour ceci, nous présentons un modèle extensible permettant d'évaluer la qualité des liens sémantiques ainsi que leur composition. De ce fait, nous introduisons une approche fondée sur la sélection de liens sémantiques afin de calculer la composition optimale. Ce problème est formulé comme un problème d'optimisation qui est résolu à l'aide de la méthode par programmation linéaire entière. Notre système est mis en œuvre et interagit avec des services Web portant sur de scénarios de télécommunications. Les résultats de l'évaluation a montré une grande efficacité des différentes approches proposées.

Ce travail s'inscrit dans le cadre de la formalisation des connaissances pour l'échange de données dans le domaine du Commerce Électronique. Cette formalisation basée sur la Logique de Description (LD) a pour objectif d'établir la transparence sémantique de l'échange de données entre des acteurs de profil différent. Lorsque les connaissances sont formalisées dans les ontologies des acteurs, la transparence sémantique de l'échange de données peut être assurée par la transformation des ontologies en question. Généralisées à partir des problèmes posés dans les modèles d'échanges en usage, deux instances du problème de transparence sémantique (PTS) sont formulées comme des inférences permettant de transformer des ontologies. La première instance du problème porte sur l'échange de données sans contexte entre deux acteurs qui utilisent deux ontologies représentées par deux langages LD différents. Cette instance peut se réduire au calcul d'équivalence ou d'approximation sémantique d'un terme défini dans l'ontologie de l'expéditeur et ce terme est inexprimable dans l'ontologie du destinataire. En se basant sur un algorithme existant pour ce calcul, un optimal algorithme qui améliore la performance de l'algorithme existant en terme d'espace, est introduit. La deuxième instance du problème porte sur l'échange de données dans lequel les informations contextuelles représentées comme les règles de contexte sont prises en compte. Afin de formaliser ces règles de contexte, la révision d'une ontologie et les règles de révision devraient être introduites dans les ontologies. Une partie importante de ce travail étudie la révision d'une ontologie basée sur la LD et développe les algorithmes pour les opérations de révision et pour la procédure d'extension de la base de connaissances déclenchée par les règles de révision. Enfin, le projet ONDIL (ONtology DesIgn Layers) est présenté comme un prototype qui implémente les algorithmes développés et dont un champs d'application est la conception et la maintenance des ontologies dans le secteur de la construction.

Cette thèse aborde les problématiques liées à l'annotation sémantique et au peuplement d'ontologies dans le cadre défini par le Web Sémantique. La représentation explicite des contenus des ressources du Web est possible grâce aux ontologies. Elles modélisent les concepts, leurs attributs et les relations utilisées pour annoter le contenu des documents. Et la base de connaissance, associée à cette ontologie, doit contenir les instances à utiliser pour l'annotation sémantique. L'idée proposée ici est de combiner les outils d'extraction d'information (EI) avec les outils de représentation des connaissances du WS pour les tâches d'annotation et de peuplement. Mais il existe actuellement un fossé entre les formats de représentation utilisés par chacun de ces outils. Cette thèse propose de combler ce fossé en concevant un médiateur capable de transformer les étiquettes générées par les outils d'EI en une représentation plus formelle, que ce soit sous la forme des annotations sémantiques ou des instances d'une ontologie.

Nous présentons une recherche en ingénierie des connaissances appliquée aux prédicats linguistiques et aux définitions lexicographiques de la théorie Sens-Texte (TST). Notre méthodologie comporte trois étapes. 1. Nous montrons en quoi la conceptualisation de la TST devrait être étendue pour faciliter sa formalisation. Nous justifions la nécessité de définir un niveau sémantique profond (SemP) à base de graphes. Nous y définissons la notion de type d'unité sémantique profonde et sa structure actancielle, de sorte que leur organisation hiérarchique puisse correspondre à une hiérarchie de sens au sein de laquelle ces structures actancielles sont héritées et spécialisées. Nous reconceptualisons les définitions lexicographiques au niveau SemP, et au niveau du dictionnaire. Finalement, nous présentons un prototype d'éditeur de définitions basé sur la manipulation directe de graphes. 2. Nous proposons un formalisme de représentation des connaissances adapté à cette conceptualisation. Nous démontrons que les logiques de description et le formalisme des Graphes Conceptuels ne sont pas adaptés, et nous construisons alors un nouveau formalisme, dit des Graphes d'Unités. 3. Nous étudions l'opérationnalisation du formalisme des Graphes d'Unités. Nous lui associons une sémantique formelle basée sur la théorie des modèles et l'algèbre relationnelle, et montrons que les conditions de décidabilité du raisonnement logique correspondent aux intuitions des lexicographes. Nous proposons également une implémentation du formalisme avec les standards du web sémantique, ce qui permet de profiter des architectures existantes pour l'interopérationnalisation sur le web des données lexicales liées.

Nous étudions l'algorithmique de deux problèmes centraux d'Intelligence Artificielle, pour des bases de connaissances représentées, notamment, par des formules propositionnelles de Horn, bijonctives, Horn-renommables ou affines. Nous traitons tout d'abord l'acquisition de connaissances à partir d'exemples : nous donnons notamment un algorithme efficace et général pour l'acquisition exacte, complétons l'état de l'art pour l'approximation et donnons un algorithme pour le PAC-apprentissage des formules affines. Nous étudions ensuite des problèmes de raisonnement : nous donnons un algorithme général pour l'abduction, qui nous permet d'exhiber de nouvelles classes polynomiales, et posons de premières pierres pour l'étude de ce processus lorsque la base de connaissances est approximative. L'étude des formules affines pour la représentation de connaissances n'avait jamais été réellement menée. Les résultats présentés dans ce mémoire montrent qu'elles possèdent de nombreuses bonnes propriétés.