Mise en oeuvre de techniques de modélisation récentes pour la prévision statistique et économique.

Les chercheurs en intelligence artificielle se sont toujours intéressés aux problèmes des jeux de société. Ces jeux sont depuis longtemps perçus par les humains comme des façons de prouver leur supériorité intellectuelle face à leurs adversaires. Bobby Fisher, ancien champion du monde d'échecs, a dit: « C'est juste vous et votre adversaire sur l'échiquier, et vous essayez de prouver quelque chose. » Il a expliqué aussi: « Le moment que je préfère le plus dans une rencontre, c'est celui où je sens que la personnalité de l'adversaire se brise. » Il est naturel que les programmeurs voulant prouver l'efficacité de leurs techniques de programmation se confrontent aux mêmes jeux. L'objectif de ce mémoire est de proposer un système d'intelligence artificielle au jeu de société Axis & Allies. Il existe un système propriétaire qui joue présentement à ce jeu. Il a été crée par Avalon Hill, une entreprise qui s'occupe de la distribution du jeu. Selon les opinions recueillies sur les forums de discussions, le système d'intelligence artificielle qui existe n'est pas au niveau des joueurs expérimentés. Un joueur a posté le commentaire suivant: « Iron Blitz has an ALI (Artificial Lack of Intelligence » Il sera donc question dans le présent travail de proposer une meilleure solution à ce problème. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Intelligence Artificielle, Axis & Allies, Système expert, Jeux de société.

L'objectif de réduction de la consommation en kérosène des avions passant par une plus grande efficacité des systèmes, la distribution électrique devient un moyen privilégié pour satisfaire les besoins. Dans ce cadre, la notion d'avion « plus électrique » implique de revoir les systèmes de distribution et d'étudier, notamment, le passage en haute tension continue (HVDC). Une description générale des systèmes embarqués sur les avions civils est donnée dans ce manuscrit ainsi qu'une description des avantages et inconvénients des différents vecteurs énergétiques permettant de mieux situer les gains envisageables lors du passage à l'électrification des systèmes. Cependant, la mise en place de la distribution HVDC peut entraîner de nouveaux problèmes, notamment de qualité et/ou d'instabilité. Afin de palier ces problèmes, une architecture est proposée dans laquelle les équipements sont reliés entre eux par des coeurs de distribution eux-mêmes liés par des organes de transferts de puissances pouvant maîtriser ces transferts : on parle alors de réseau maillé. Pour pouvoir réaliser ces transferts, deux types d'équipements électroniques de puissance sont proposés : le DCPFC (Direct Current Power Flow Controler) et le MAPFC (Mixed function for Actuation and Power Flow Control). Ces équipements imposent une gestion énergétique spécifique : il faut déterminer les modes de fonctionnement des équipements ainsi que les références des puissances à transférer. Pour cela, une modélisation du réseau sous forme de graphe est effectuée, ceci se traduisant par un algorithme générique permettant de déterminer les équations structurelles du réseau ainsi que deux algorithmes servant à contrôler des grandeurs distinctes : Les grandeurs discrètes sont contrôlées par un système expert détenant un ensemble de règles de fonctionnement ; Les grandeurs continues sont gérées par un algorithme de recherche de flot dans un graphe. Après la mise en place en simulation de l'ensemble du réseau maillé, un banc d'essai expérimental valide les principes décrits théoriquement et permet l'étude de différentes gestions énergétiques (tout autant qu'il permet de tester un équipement seul ou le réseau dans une configuration non-maillée). Finalement, une exploitation des concepts sur un réseau répondant aux normes aéronautiques est développée. Ceci posant notamment des problèmes aux niveaux de la conception des équipements mais également sur l'architecture actuelle des réseaux électriques (connexion du neutre des générateurs, protection des personnes, compatibilité électromagnétique, etc.). / As the aircraft fuel consumption needs more efficient systems, electrical distribution becomes a favoured way in satisfying those needs. In this context, the “more electrical aircraft” notion implies to deeply refund distribution means. High Voltage Direct Current - HVDC - distribution helps in going this way. A general description of civil aircraft embedded systems is given in this document. Advantages and drawbacks of energetic vectors are described too, allowing a better comprehension of possible improvements due to system electrification. Therefore, the HVDC deployment can lead to new problems, particularly in quality and stability domains. In order to take into account these problems, we propose a new distribution architecture in which equipments are interconnected through power distribution centres, which ones are interconnected through power flow controller equipments. This new architecture is described as a meshed distribution network. Two kinds of equipment are proposed to control the electrical power flow: DCPFC - for Direct Current Power Flow Controller - and MAPFC - Mixed function for Actuation Power Flow Control. As a result, a specific power management is needed. Equipment operating modes and power to transfer references have to be determined. In a first step, a graph based modelling of the electrical network is done, resulting in a generic algorithm which permits to determine network structural equations. In a second step, two algorithms control the network: - Discrete quantities are regulated by an expert system based on a rule set; - Continuous quantities are managed through a flow research algorithm based on the graph modelling; The validation of these concepts is realised through electrical simulations of the whole meshed network. Then, an experimental test bench validates the theoretical principles and allows the operation of equipments and meshed network in multiple configurations. Finally, concepts are extrapolated in an electrical network respecting aeronautic constraints. Those constraints are highlighted at equipment level and network level.

Trois entités caractéristiques du problème de diagnostic sont dégagées: le langage d'observation, la référence de bon fonctionnement et le langage de qualification. Le langage d'observation déterminé l'information perceptible; la référence de bon fonctionnement introduit le concept de panne et le langage de qualification définit l'ensemble des réponses possibles du système

L'objectif est le développement de systèmes susceptibles d'appréhender et de rendre accessibles des données cohérentes vis à vis des références humaines d'appréciaciation des images. Une présentation des formes iconiques d'expression des unités observées et de leur signification fonctionnelle est ainsi effectuée, et suivie d'une systhèse des modes humains de perception et d'interprétation des images. Parallèlement à ceci, un chapitre est consacré à l'investigation des moyens informatiques de représentation et d'analyse d'images, et à leurs limites. La confrontation de ces différents éléments conduit à envisager la prise en compte de connaissances spécifiques du domaine d'application, à approfondir leur forme de représentation et à étudier les stratégies possibles de leur exploitation. Les concepts introduits sont illustrés par leur application à la segmentation d'images cytologiques et à l'interprétation d'images histologiques (diagnostic du cancer du sein).

La modélisation d'un dispositif destiné à une simulation numérique est aujourd'hui une tâche à la complexité croissante. Or, la conception de modèles fiables est une condition sine qua non pour garantir la fiabilité des résultats. Un modèle sera fiable si il respecte un ensemble de règles physico-numériques, qui définissent l'expertise des concepteurs de l'application. Dans le cadre largement répandu du génie logiciel objet, les spécifications structurelles et contractuelles d'un logiciel de simulation électromagnétique ont été partiellement définies grâce aux langages normalisés UML et OCL. Les expressions OCL expriment d'une part des contraintes d'implantation du logiciel, et d'autre part des contraintes de modélisation comportant des aspects numériques. Un système expert Prolog, encapsulé dans un composant logiciel Java, associé à une base de données d'instances, et fondé sur les formalismes UML et OCL, a été implanté. Il permet de guider l'utilisateur dans la phase de modélisation de son dispositif, en validant ses choix, en expliquant les éventuelles erreurs, et enfin en proposant dynamiquement des solutions alternatives fiables Dans le cas des simulations temporelles transitoires, un modèle initialement fiable peut sortir du domaine de validité des algorithmes de résolution utilisés, engendrant ainsi des erreurs. Dans l'hypothèse où différents modèles d'un même dispositif sont définis, leur commutation en fonction de l'algorithmique de résolution utilisée dépend de règles. Un système expert permettant de gérer ce type de commutation est étudié dans le cadre de la convection thermique.

Les techniques de reconnaissance et de synthèse vocale deviennent de plus en plus performantes et robustes, ce qui facilite la création des applications de dialogue oral humain-machine. Ce sont des applications à partir desquelles la machine dialogue oralement avec l'humain en imitant l'acte de communication des humains. Cependant, le dialogue entre l'humain et la machine manque encore de naturel, de souplesse et est parfois même agaçant. Alors que les recherches se sont orientées vers l'aspect acoustique et sémantique du signal de la parole, d'autres se sont positionnées au niveau de l'apprentissage de la machine. Cette technique consiste à lui apprendre une stratégie du dialogue. La stratégie optimale du dialogue permet à l'humain et à la machine de communiquer de manière efficace. La question qui se pose en informatique cognitive est de savoir comment une machine peut apprendre des séquences de comportements, en l'occurrence, des énoncés du langage naturel qui, lorsque confrontées à une séquence effective, doivent être aptes à interagir avec celui qui a ces comportements (humains)? . Plus généralement, l'un des domaines importants de recherche en informatique cognitive est celui de la représentation des connaissances qu'il faut construire pour permettre à la machine d'effectuer une tâche de type intelligence artificielle. Pour ce faire, il existe plusieurs approches. Quelle que soit celle retenue, il faut d'abord savoir quelle est sa représentation, ensuite, savoir comment transférer ces connaissances à la machine pour qu'elle puisse apprendre afin d'améliorer sa performance. Ce transfert relève de trois aspects fondamentaux de notre thèse : représentation des connaissances, acquisition des connaissances et recherche d'information. Notre recherche ne vise cependant pas des réponses abstraites. Elle les explore directement dans un domaine spécifique où ces connaissances sont éminemment requises et doivent être apprises: le dialogue oral humain-machine qui se réalise dans un système de dialogue oral humain-machine. Dans ce système, nous nous concentrerons sur l'aspect stratégique du dialogue considéré comme étant important pour contrôler les interactions orales entre l'humain et la machine [ENG05], [HEN05], [LEV00], [PIE04], [SCH05], [SCH06], [SCH99]. Une stratégie optimale du dialogue permet à la machine de contrôler efficacement ces interactions orales. Nos hypothèses de solutions à appliquer dans le domaine du dialogue sont: 1-La connaissance que représente la stratégie du dialogue peut être vue comme un processus dynamique qui est composé de séquences d'actions. Il traduit un comportement stochastique, dynamique et coopératif avec lequel deux interlocuteurs s'engagent dans un dialogue. Ce processus peut être décrit comme le processus de décision de Markov (état, action, transition, récompense). 2-Pour transférer cette connaissance de l'humain à la machine, nous proposerons une approche d'apprentissage par renforcement avec l'aide d'un utilisateur simulé (Pietquin et Beaufort, 2005 ; J. Schatzmann et al., 2006). Cette approche permet à la machine d'acquérir les connaissances des stratégies optimales du dialogue. 3-Cette stratégie optimale est le résultat, non seulement de la formalisation des connaissances et de l'apprentissage, mais est aussi obtenue grâce à la recherche d'information qui se manifeste à travers un mécanisme de transition entre les états qu'offre le modèle de Markov. Nous démontrerons la faisabilité de notre approche par la réalisation d'un prototype qui met en évidence le processus d'apprentissage proposé. Le dialogue issu de cet apprentissage sera simulé oralement par une interface Windows programmé en Visual Studio C++/.Net dans le laboratoire de R&D de Nuance Communications, Inc. Ainsi, nous démontrerons qu'un système avec une stratégie apprise, modélisée selon nos hypothèses de représentation et d'acquisition des connaissances sera meilleur qu'un système sans stratégie apprise grâce à cette approche. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L'AUTEUR: représentation des connaissances, acquisition des connaissances, recherche d'information, contrôle des interactions, intelligence artificielle, processus de décision de Markov, apprentissage machine par renforcement, stratégie du dialogue, système de dialogue oral humain-machine, utilisateur simulé.

Premier émetteur de CO2 en France, le secteur des transports est aussi à la source de nombreuses nuisances économiques et sociales, ce qui contrarie fortement la perspective d'un développement urbain durable. L'augmentation effrénée – actuelle et prévue – de la circulation automobile au sein des espaces urbains accroît encore les enjeux auxquels doivent faire face les gestionnaires du territoire. Dans ce contexte, la réduction du trafic automobile et la mise à la disposition des usagers d'alternatives crédibles à l'automobile constituent de véritables défis pour les collectivités territoriales auxquelles ces tâches incombent. Cette thèse se fonde sur le postulat selon lequel les systèmes territoriaux entretiennent d'étroites interrelations avec les systèmes de transport et interviennent directement sur la performance et l'efficacité de chacun des modes. L'hypothèse principale réside dans l'énoncé suivant : la configuration spatiale des territoires est un déterminant majeur pour l'utilisation potentielle des différents modes de transports. Et pour démontrer ce rôle prépondérant de la matérialité de l'espace dans la performance de chacun des modes de transport, la thèse s'applique sur un champ d'étude singulier – au cœur du département des Alpes-Maritimes – où les enjeux décrits plus haut se révèlent particulièrement accrus, et s'appuie sur une démarche d'analyse spatiale et morphologique grâce à laquelle l'espace est replacé au centre de la réflexion. Après l'établissement d'un diagnostic territorial extrêmement détaillé, un système expert est mobilisé afin d'identifier le ou les modes de transports qui sont à privilégier selon le territoire traversé. Ce système à base de connaissance intervient à la fois pour identifier les capacités potentielles des territoires à recevoir un système de transport durable, et pour aider les décideurs dans leurs projets de territoire. Premier émetteur de CO2 en France, le secteur des transports est aussi à la source de nombreuses nuisances économiques et sociales, ce qui contrarie fortement la perspective d'un développement urbain durable. L'augmentation effrénée – actuelle et prévue – de la circulation automobile au sein des espaces urbains accroît encore les enjeux auxquels doivent faire face les gestionnaires du territoire. Dans ce contexte, la réduction du trafic automobile et la mise à la disposition des usagers d'alternatives crédibles à l'automobile constituent de véritables défis pour les collectivités territoriales auxquelles ces tâches incombent. Cette thèse se fonde sur le postulat selon lequel les systèmes territoriaux entretiennent d'étroites interrelations avec les systèmes de transport et interviennent directement sur la performance et l'efficacité de chacun des modes. L'hypothèse principale réside dans l'énoncé suivant : la configuration spatiale des territoires est un déterminant majeur pour l'utilisation potentielle des différents modes de transports. Et pour démontrer ce rôle prépondérant de la matérialité de l'espace dans la performance de chacun des modes de transport, la thèse s'applique sur un champ d'étude singulier – au cœur du département des Alpes-Maritimes – où les enjeux décrits plus haut se révèlent particulièrement accrus, et s'appuie sur une démarche d'analyse spatiale et morphologique grâce à laquelle l'espace est replacé au centre de la réflexion. Après l'établissement d'un diagnostic territorial extrêmement détaillé, un système expert est mobilisé afin d'identifier le ou les modes de transports qui sont à privilégier selon le territoire traversé. Ce système à base de connaissance intervient à la fois pour identifier les capacités potentielles des territoires à recevoir un système de transport durable, et pour aider les décideurs dans leurs projets de territoire.

L'objectif de réduction de la consommation en kérosène des avions passant par une plus grande efficacité des systèmes, la distribution électrique devient un moyen privilégié pour satisfaire les besoins. Dans ce cadre, la notion d'avion « plus électrique » implique de revoir les systèmes de distribution et d'étudier, notamment, le passage en haute tension continue(HVDC). Une description générale des systèmes embarqués sur les avions civils est donnée dans ce manuscrit ainsi qu'une description des avantages et inconvénients des différents vecteurs énergétiques permettant de mieux situer les gains envisageables lors du passage à l'électrification des systèmes. Cependant, la mise en place de la distribution HVDC peut entraîner de nouveaux problèmes, notamment de qualité et/ou d'instabilité. Afin de palier ces problèmes, une architecture est proposée dans laquelle les équipements sont reliés entre eux par des coeurs de distribution eux-mêmes liés par des organes de transferts de puissances pouvant maîtriser ces transferts: on parle alors de réseau maillé. Pour pouvoir réaliser ces transferts, deux types d'équipements électroniques de puissance sont proposés : le DCPFC (Direct Current Power Flow Controler) et le MAPFC (Mixed function for Actuation and Power Flow Control). Ces équipements imposent une gestion énergétique spécifique: il faut déterminer les modes de fonctionnement des équipements ainsi que les références des puissances à transférer. Pour cela, une modélisation du réseau sous forme de graphe est effectuée, ceci se traduisant par un algorithme générique permettant de déterminer les équations structurelles du réseau ainsi que deux algorithmes servant à contrôler des grandeurs distinctes: Les grandeurs discrètes sont contrôlées par un système expert détenant un ensemble de règles de fonctionnement ; Les grandeurs continues sont gérées par un algorithme de recherche de flot dans un graphe. Après la mise en place en simulation de l'ensemble du réseau maillé, un banc d'essai expérimental valide les principes décrits théoriquement et permet l'étude de différentes gestions énergétiques (tout autant qu'il permet de tester un équipement seul ou le réseau dans une configuration non-maillée). Finalement, une exploitation des concepts sur un réseau répondant aux normes aéronautiques est développée. Ceci posant notamment des problèmes aux niveaux de la conception des équipements mais également sur l'architecture actuelle des réseaux électriques (connexion du neutre des générateurs, protection des personnes, compatibilité électromagnétique, etc.).

Le traitement des eaux constitue actuellement la part essentielle des investissements industriels pour la protection de l'environnement. En France, les moyens consacrés à la dépollution des eaux sont de l'ordre de 20 milliards de Francs dont la plus grosse part est consacrée à l'activité industrielle. Les actions engagées se font par une gestion globale des effluents en privilégiant les actions de réduction à la source notamment par la mise en place de technologies propres (optimisation, changement et modification du procédé de production). Nous avons concentré notre étude sur la mise en place des technologies propres dans les ateliers de traitement de surface (consommateur et générateur d'eau et de produits chimiques). Pour cela, nous avons mis au point deux méthodes de gestion de l'information qui ont abouti au développement de deux systèmes informatiques d'aide à la décision. • La première a pour objectif de minimiser la consommation et les rejets en eau tout en optimisant le procédé de production en assurant une efficacité et un rendement optima des rinçages. • La deuxième concerne le choix des procédés de valorisation suivant les objectifs de valorisation, les caractéristiques de l'effluent et les paramètres limitant l'utilisation des procédés. Notre approche entre dans une démarche globale de gestion des effluents du traitement de surface. Elle a pour but de limiter la quantité des effluents générés, de valoriser les flux et d'une manière générale de mettre en place les technologies propres dans un contexte de développement durable.