Si la question de l'origine du langage reste d'un abord compliqué, celle de l'origine des formes du langage semble plus susceptible de se confronter à la démarche expérimentale. Malgré leur infinie variété, d'évidentes régularités y sont présentes~: les universaux du langage. Nous les étudions par des raisonnements plus généraux sur l'émergence du langage, notamment sur la recherche de précurseurs onto- et phylogénétiques. Nous abordons trois thèmes principaux~: la situation de communication parlée, les architectures cognitives des agents et l'émergence des universaux du langage dans des sociétés d'agents. Notre première contribution est un modèle conceptuel des agents communicants en interaction, issu de notre analyse bibliographique. Nous en proposons ensuite une formalisation mathématique Bayésienne~: le modèle d'un agent est une distribution de probabilités, et la production et la perception sont des inférences bayésiennes. Cela permet la comparaison formelle des différents courants théoriques en perception et en production de la parole. Enfin, nos simulations informatiques de société d'agents identifient les conditions qui favorisent l'apparition des universaux du langage. / If the origin of language is difficult to properly study, the origin of its forms appears to be accessible to the experimental method. Languages, despite their large variety, display obvious regularities, the linguistic universals. We study them through more general reasoning about language emergence, in particular in the search of its precursors, both in ontogeny and phylogeny. We study three main themes: the communication situation, the agent's cognitive architectures and the emergence of linguistic universals in agent societies. Our first contribution is a conceptual model of communicating agents in interaction, emanating from our bibliographic survey. We then cast it into the Bayesian mathematical formalism: an agent model is a probability distribution, and production and perception are defined by Bayesian inference. This allows a formal comparison of speech perception and production theoretical trends. Finally, computer simulations of agent societies help identify the conditions that favor the appearance of linguistic universals.

La gestion des connaissances permet d'identifier et de capitaliser les savoirs faires de l'entreprise afin de les organiser et de les diffuser. Cette thèse propose un système de gestion des connaissances hétérogènes et distribuées, appelé OCEAN. Basé sur les ontologies et sur un système multi-agents, OCEAN a pour but de résoudre le problème de la capitalisation et de réutilisation des connaissances provenant de plusieurs sources différentes, afin d’aider les acteurs métiers dans le processus de développement de produits mécaniques. Le système OCEAN repose sur un cycle de vie de quatre étapes Ce cycle de vie possède les phases : d’identification, d’extraction, de validation et se termine par la réutilisation des connaissances. Chaque phase constitue l’objectif d’une organisation d’agents.L’identification dans le système OCEAN consiste à définir les connaissances par un expert métier sous la forme d’une ontologie. Les ontologies sont utilisées dans notre système pour représenter les connaissances définis d’une façon structurée et formelle afin d’être compréhensible par les machines. L’extraction des connaissances dans OCEAN est réalisée par les agents de manière automatique à l’aide des ontologies créées par les experts métiers. Les agents interagissent avec les différentes applications métiers via des services web. Le résultat de cette phase est stocké dans une mémoire organisationnelle. La validation des connaissances consiste à permettre aux acteurs métiers de valider les connaissances de la mémoire organisationnelle dans un wiki sémantique. Ce wiki permet de présenter les connaissances de la mémoire organisationnelle aux acteurs pour les réutiliser, les évaluer et les faire évoluer. La réutilisation des connaissances dans OCEAN est inspiré de travaux antérieurs intégrés au sein d’OCEAN. Les quatre phases du cycle de vie des connaissances traitées dans cette thèse nous ont permis de réaliser un système apte à gérer les connaissances hétérogènes et distribuées dans une entreprise étendue. / Among the goals of Knowledge Management we can cite the identification and capitalization of the know-how of companies in order to organize and disseminate them. This thesis proposes a heterogeneous and distributed knowledge management system, called OCEAN. Based on ontologies and multi-agents system, OCEAN aims to solve the problem of capitalization and reuse of multi-sources knowledge in order to assist business actors in the development process of mechanical products. The OCEAN system is based on a knowledge life cycle composed by four steps. This knowledge life cycle begins with the identification then extraction, validation and finishes with knowledge reuse. Each step is the goal of an organization of agents.The identification in OCEAN system consists in the definition of knowledge by a business expert with an ontology. Ontologies are used in our system to represent the knowledge, defined by the business expert, in a structured and formal way in order to be understandable by machines. Agents according to the ontology defined by business experts realize knowledge extraction in OCEAN automatically. Agents interact with professional softwares via web services. The result of this extraction is stored in an organizational memory (OM). Validation of knowledge in OCEAN relies on business actors that validate the knowledge of the OM in a semantic wiki. This wiki allows also the presentation of this knowledge to business actors in order to reuse, evaluate or evolve it. Previous works, integrated within OCEAN, inspires the knowledge reuse step. The four steps lifecycle discussed in this thesis has enabled us to achieve a system that can manage heterogeneous and distributed knowledge in an extended enterprise.

L'utilisation de véhicules individuels est de plus en plus importante dans les centres-villes. Ceci entraîne de nombreux effets secondaires tels que la pollution, l'embouteillage et une augmentation des accidents. Les technologies liées au développement des véhicules intelligents ont pour but de surmonter ces problèmes. Certaines des solutions proposées sont déjà accessibles au grand public, telles que les systèmes de préventions des collisions ou les aides aux maintient dans les files de circulation... Actuellement, de nombreux travaux se concentrent sur la recherche de solutions adaptées et acceptables à ces problèmes et notamment sur la gestion des embouteillages. Les solutions proposées permettent de résoudre le problème du trafic, que ce soit au niveau du système, en se concentrant sur la gestion de feux de circulation ou au niveau individuel en offrant aux véhicules de meilleurs systèmes de contrôle et de perception visant à réduire le temps de réponse et / ou à accroître la capacité des routes.Du point de vue des véhicules, l'une des solutions les plus prometteuses est de regrouper les véhicules en convoi (trains de véhicules ou platoon). Deux principales tendances peuvent être trouvées dans la littérature. D'un côté, les approches globales sont basées sur un référentiel commun, généralement lié au lieu d'évolution des véhicules, et partagé par tous les véhicules du train. Ensuite, chaque véhicule se comporte en prenant en compte cette référence partagée qui peut être soit la trajectoire du premier véhicule du train, soit une trajectoire de référence construite au préalable. La seconde catégorie dite de type approche locale est basée sur les capacités de perception locales des véhicules. Dans ce cadre, certaines méthodes, basées sur des algorithmes de contrôle classiques ou sur des liaisons d'interaction physiques et inter-véhicules, sont développées.Malgré de nombreux travaux sur ce sujet, qui se concentrent principalement sur le contrôle des véhicules individuels, peu d'entre eux considèrent le contrôle de convoi d'un point de vue système de transport. Or, ce point de vue système est particulièrement important lorsque plusieurs convoi doivent partager le réseau routier et se rencontrer à des nœuds critiques tels que carrefours et ronds-points. Cette problématique introduit de nouveaux défis tels que: 1) l'organisation des véhicules en trains de véhicules, 2) les interactions entre les trains de véhicules et 3) les stratégies de partage de l'infrastructure routière efficaces, fiables et sûres. Résoudre ces problèmes permettra alors d'envisager la solution train de véhicules comme un bon candidat pour résoudre les problèmes de flux de trafic au niveau du système de transport.Le but de cette thèse est de proposer une approche basée sur le paradigme multi-agent se focalisant sur les problématiques liées aux intersections entre des trains de véhicules. Ainsi, nous proposons un modèle de contrôle coopératif reposant sur des processus décisionnels multi-niveaux. Ce contrôle permet à la fois de préserver la cohérence et la sécurité de chaque train de véhicule et d'adapter leur comportement de manière à rendre efficace le partage de l'infrastructure. le modèle proposé est divisé en trois niveaux différents: au niveau du train, au niveau véhicule et au niveau composant de la chaîne de contrôle/commande. Cette thèse se focalise principalement sur les deux premiers niveaux. Ainsi, le processus décisionnel du train prend ses informations au niveau des autres trains et de ses constituants et envoi des requêtes au niveau véhicule. Le processus décisionnel au niveau véhicule fusionne les informations locales de sa perception propre et celles fournies par le train et produit des consignes appliquées par le niveau contrôle/commande. Cette thèse étudie également les possibilités de reconfiguration dynamique des trains en utilisant les intersections. / The use of individual vehicles is becoming more and more important in inner cities, leading to many side problems such as traffic jam, air pollution and accidents. Intelligent vehicles have been studied so as to overcome these problems. Some solutions provided by these works are already available to the general public market such as city safety systems, lane assists,... Many research works are focusing on finding suitable and acceptable solutions to these problems and dealing with traffic jam management. The proposal can tackle the traffic jam problem whether on system level or on individual vehicle providing better control and perception systems aimed at reducing time response and/or at increasing the road capacity.On the vehicle side, one promising solutions is vehicles platoons (vehicles-train) making possible a huge reduction of the longitudinal distance between vehicles and thus allowing an increase of roads capacity. Basically, two main trends can be found literature. On one side, global approaches are based on a common reference frame, generally tied to the vehicles playground, shared by all vehicles of the train. Then, each vehicle behaves according to this shared reference which can be either the trajectory of the first vehicle of the train or a reference trajectory built offline. On the other side, local approaches are based on vehicle local perception abilities. Some methods, based on classical control algorithms or physical-inspired and inter-vehicular interaction link, are developed.Despite numerous research works on this subject, which are focusing on individual vehicle control, few of them consider the platoon control solution on the system point of view. However, this system point of view is particularly important when several platoons have to share the road network and meet at critical nodes such as crossroads and roundabouts. This introduces new issues such as (1) how to organize vehicles and trains of vehicle, (2) the interactions between trains of vehicles and (3) the strategies of sharing the road infrastructure efficient, reliable and safe. Solving these problems will then allow considering vehicles-train solution as a good candidate for solving traffic flow issues at transportation system level.The goal of this thesis is to propose an approach, based on multi-agent paradigm, which aims at dealing with systems level issues focusing mainly on intersections between vehicles-trains of vehicles. Thus, we propose a cooperative control system which relies on multi-level decision processes aimed at dealing with the interaction of platoons at road network nodes. This cooperative control system allows both to maintain the coherence and the safety condition of each involved train of vehicles and to adapt each train components behavior so as to make train shared the road, and especially roundabouts and crossroads, efficiently (i.e. without stopping any vehicle). This cooperative control system is divided into three different levels. The global train state is managed at the train-level decision process based on the train level perceptions. The vehicle-level process makes the decision concerning each individual vehicle according to data provided by the train-level and to the interaction between vehicles. Finally, the motor-level process makes the link between the vehicle-level command and hardware level of vehicles. In this thesis, we focus on the train-level and vehicle-level. When encountering, trains exchange information such as one part of their perceptions.Besides the goal of having an efficient approach so as to enable several vehicles-trains to share the road infrastructure, we also strategies to transform the meetings of vehicles-trains at road nodes into reconfiguration spots where trains can reconfigure and recombine.The developed algorithm are tested in simulation so as to obtain proper evaluation of our proposal using suitable indicators.

L'apprentissage fait partie des expériences qui stimulent et structurent le savoir-faire individuel de tout être humain depuis sa naissance. Sa complexité et ses mystères suscitent l'intérêt de nombreuses recherches dans des disciplines aussi variées que les sciences sociales et l'informatique. En prenant conscience de cette diversité d'approche et des liens pluridisciplinaires qui en découlent, nous avons décidé de nous intéresser à cette problématique. L'objectif visé est de modéliser le comportement d'apprentissage par l'intermédiaire des systèmes multi-agents en intégrant des recherches issues des sciences sociales dans notre modèle. De ce fait, nous proposons une modélisation (baptisée ALONE) qui allie les spécificités théoriques des agents à la richesse des travaux socio-constructivistes sur l'importance du langage et des interactions lors du processus d'apprentissage humain. Notre contribution dans ce domaine est à la fois méthodologique et applicative.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la spécification de comportements d'agents autonomes situés dans un univers virtuel. L'objectif est la proposition d'un modèle comportemental qui exploite le concept d'intention comme lien sémantique entre les différentes étapes du cycle de d´eveloppement logiciel. A cette fin, la notion d'intention, et plus largement d'intentionnalité, est étudiée sous trois éclairages différents afin de considérer l'opportunité de son emploi dans l'exercice d'une telle spécification. Les aspects philosophiques (à travers la phénoménologie et la philosophie analytique), les aspects psychologiques et neurophysiologiques de cette notion sont ainsi abordés. Il ressort de cette analyse : · le rôle fondamental de l'intention dans le déclenchement, le contrôle en cours d'effectuation et l'arrêt de l'action ; · le rôle de l'intentionnalité dans le dialogue entre les différents intervenants impliqués dans le processus de spécification, l'agent étant alors l'objet de leur discours. Cette étude introduit une critique des approches de spécification comportementale existantes, particulièrement des architectures BDI (Belief Desire Intention). Il apparaît que celles qui exploitent la notion d'intention l'utilisent comme guide de la planification ou comme concept de modélisation. Il s'agit presque systèmatiquement d'approches symboliques. L'ensemble de ces réflexions pose les bases du modèle proposé : c'est un modèle réactif qui exploite la notion d'intention pour effectuer une sélection d'action. L'agent emploie des règles comportementales décrites dans un langage déclaratif afin de générer des intentions à satisfaire en fonction de sa situation. L'exploitation de connaissances des effets présumés de ses actions sur lui-même lui permet de mener un raisonnement qualitatif pour sélectionner l'action la plus adaptée. La notion d'intention permet donc d'établir un lien entre un ensemble de règles comportementales symboliques et un corpus de méthodes impératives (les schèmes sensori-moteurs de l'agent) via l'explicitation du "sens de l'action". D'autre part, l'instauration de ce lien sémantique au sein du modèle favorise la communication entre les différents intervenants impliqués dans la spécification du comportement. La proposition intentionnelle offre les concepts nécessaires à la fédération des points de vue de ces différents spécialistes. La traduction du comportement sous forme de règles comportementales se fait alors selon une sémantique proche de l'ontologie du domaine abordé par la simulation, le concept d'intention étant commun aux différentes phases de conception, depuis l'analyse jusqu'à l'implémentation. Après avoir détaillé le modèle issu de cette proposition, les prérequis techniques à son exécution et l'application réalisée, la thèse conclut sur les bénéfices de cet apport sémantique au sein d'un modèle réactif pour la spécification dans son ensemble (depuis l'analyse du problème jusqu'à l'interprétation des résultats) et dessine les perspectives en matière de conception d'architectures hybrides. Les voies ainsi ouvertes sont essentiellement : · l'apprentissage par l'agent de l'effet présumé de ses actions ; · l'échange de savoir-faire entre agents ; · la génération automatique d'explication, avec une application possible dans les environnements virtuels de formation ; · l'élaboration d'une démarche de conception basée sur le modèle comportemental proposé.

L'évolution du Web et de ses applications subit depuis quelques années une mutation vers les technologies qui incluent la dimension sociale comme entité de première classe. Nous témoignons dans le passage du Web 1.0 au Web 2.0 puis au Web 3.0, 4.0 etc.. que les utilisateurs et les réseaux sociaux qui se forment sont au centre de cette évolution. Le web exhibe aussi toutes les caractéristiques d'un système complexe. Ces propriétés systèmes complexes et cette dimension sociale doivent être prises en considération lors de la conception et le développement des applications web. Considérons le cas des systèmes de tagging ou d'étiquetage collaboratifs. Ces systèmes sont un exemple de systèmes complexes, auto-organisés et socialement conscients. Le paradigme des systèmes multi-agents coordonné par les mécanismes d'auto-organisations a été utilisé d'une façon effective pour la conception et modélisation des systèmes complexes. Les systèmes de tagging collaboratifs actuels ne prennent pas l'avantage complet de leurs caractéristiques systèmes complexes, surtout dans l'adaptation à leur environnement et l'émergence de nouvelles fonctionnalités. Dans ce travail de thèse, nous proposons un modèle pour la conception et développement d'un nouveau système d'étiquetage collaboratif MySURF (My Similar Users, Resources, Folksonomies), utilisant une approche multi-agents gouvernée par la coévolution des organisations sociales et spatiales des agents. Nous montrons comment ce système proposé offre plusieurs nouvelles fonctionnalités qui peuvent améliorer les systèmes d'étiquetage collaboratifs actuels.

Les systèmes multi-agents (SMA) peuvent être utilisé pour modéliser les phénomènes qui peuvent être décomposés en plusieurs agents qui interagissent et qui existent au sein d'un environnement. En particulier, ils peuvent être utilisés pour modéliser les sociétés humaines et animales, aux fins de l'analyse de leurs propriétés par des moyens de calcul. Cette thèse est consacrée à l'analyse automatisée d'un type particulier de ces modèles sociaux, à savoir, celles qui sont fondées sur les principes comportementalistes, qui contrastent avec les approches cognitives plus dominante dans la littérature des SMAs. La caractéristique des théories comportementalistes est l'accent mis sur la définition des comportements basée sur l'interaction entre les agents et leur environnement. De cette manière, non seulement des actions réflexives, mais aussi d'apprentissage, les motivations, et les émotions peuvent être définies. Plus précisément, dans cette thèse, nous introduisons une architecture formelle d'agent (spécifiée avec la Notation Z) basée sur la théorie d'analyse comportementale de B. F. Skinner, ainsi que une notion appropriée et formelle de l'environnement (basée sur l'algèbre de processus pi-calculus) pour mettre ces agents ensemble dans un SMA. La simulation est souvent utilisée pour analyser les SMAs. Les techniques consistent généralement à simuler le SMA plusieurs fois, soit pour recueillir des statistiques, soit pour voir ce qui se passe à travers l'animation. Toutefois, les simulations peuvent être utilisés d'une manière plus orientée vers la vérification si on considère qu'elles sont en réalité des explorations de grandes espaces d'états. Dans cette thèse nous proposons une technique de vérification nouvelle basé sur cette idée, qui consiste à simuler un SMA de manière guidée, afin de vérifier si quelques hypothèses sur lui sont confirmées ou non. À cette fin, nous tirons profit de la position privilégiée que les environnements sont dans les SMAs de cette thèse: la spécification formelle de l'environnement d'un SMA sert à calculer les évolutions possibles du SMA comme un système de transition, établissant ainsi l'espace d'états à vérifier. Dans ce calcul, les agents sont pris en compte en les simulant afin de déterminer, à chaque état de l'environnement, quelles sont leurs actions. Chaque exécution de la simulation est une séquence d'états dans cet espace d'états, qui est calculée à la volée, au fur et à mesure que la simulation progresse. L'hypothèse à étudier, à son tour, est donnée comme un autre système de transition, appelé objectif de simulation, qui définit les simulations désirables et indésirables (e.g., "chaque fois que l'agent fait X, il fera Y plus tard"). Il est alors possible de vérifier si le SMA est conforme à l'objectif de simulation selon un certain nombre de notions de satisfiabilité très précises. Algorithmiquement, cela correspond à la construction d'un produit synchrone de ces deux systèmes de transitions (i.e., celui du SMA et l'objectif de simulation) à la volée et à l'utiliser pour faire fonctionner un simulateur. C'est-à-dire, l'objectif de simulation est utilisé pour guider le simulateur, de sorte que seuls les états concernés sont en réalité simulés. À la fin d'un tel algorithme, il délivre un verdict concluant ou non concluant. Si c'est concluant, il est connu que le SMA est conforme à l'objectif de simulation par rapport aux observations qui ont été faites lors des simulations. Si c'est non-concluant, il est possible d'effectuer quelques ajustements et essayer à nouveau. En résumé, donc, dans cette thèse nous fournissons quatre nouveaux éléments: (i) une architecture d'agent; (ii) une spécification formelle de l'environnement de ces agents, afin qu'ils puissent être composés comme un SMA; (iii) une structure pour décrire les propriétés d'intérêt, que nous avons nommée objectif de simulation, et (iv) une technique pour l'analyse formelle du SMA résultant par rapport à un objectif de simulation. Ces éléments sont mis en œuvre dans un outil, appelé Simulateur Formellement Guidé (FGS, de l'anglais Formally Guided Simulator). Des études de cas exécutables dans FGS sont fournies pour illustrer l'approche.

Cette thèse se focalise sur le problème du contrôle des flux de puissance entre plusieurs systèmes électriques AC non-synchrones reliés par un réseau à courant continu (DC). Elle propose trois schémas de commande afin de permettre aux sous-systèmes de partager leurs efforts de réglage de la fréquence et réduire ainsi le besoin de réserves propres et les coûts associés. A partir des mesures des fréquences de toutes les zones, le premier schéma de commande modifie les puissances injectées par chaque zone AC vers le réseau DC, de manière à faire réagir le système collectivement à des déséquilibres de charge. Cette réaction collective permet à chaque zone AC de réduire sa propre réserve primaire. Le deuxième schéma de commande a le même objectif que le premier, mais il agit sur les tensions continues des convertisseurs HVDC. En particulier, il modifie la tension continue de chaque convertisseur en fonction de la déviation de fréquence de la zone AC à laquelle il est connecté. Le dernier schéma de commande vise à rétablir les fréquences et les échanges de puissance à leurs valeurs nominales et prévues, respectivement, à la suite d'un déséquilibre. Il peut être combiné avec les deux autres schémas de commande. Des étudies théoriques démontrent les propriétés de stabilité des trois schémas de commande. Les résultats de simulation sur un réseau électrique de référence avec cinq zones AC illustrent leur bonne performance.

Les systèmes multi-agents (SMA) permettent à ce jour de simuler des phénomènes impliquant des entités en interactions. Ces entités peuvent représenter des experts et doivent alors utilisent des processus cognitifs de haut niveau (perception, prise de décision, raisonnement, stockage de l'information en mémoire). Depuis longtemps, la psychologie cognitive étudie ces processus cognitifs et a proposé des modèles conceptuels de la cognition humaine. L'approche « Naturalistic Decision Making » (prise de décision naturelle) et plus particulièrement RPD (Recognition-Primed-Decision), modélise la prise de décisions efficaces par des individus dans des situations complexes en fonction de leur expérience et du contexte. L'objectif de cette thèse est d'intégrer au sein d'un SMA, via l'approche Agent-Groupe-Rôle, le modèle RPD pour simuler les comportements d'experts. L'expérience des individus est stockée à l'aide d'une base de patrons. Un patron associe à une situation prototypique une décision générique. Le modèle de prise de décision qui en découle : DBP (Décision à Base de Patrons) est décomposé en quatre phases. La première ; la perception de la situation courante est basée sur des sous-ensembles flous. Ils sont employés pour transformer des données quantitatives en données qualitatives. Une phase d'appariement de la situation courante à une ou plusieurs situations prototypiques est alors lancée. Puis, le patron optimal, en fonction de critères spécifiques au profil de chaque agent, est retenu. Finalement, la décision est traduite en une action. DBP est validé par une extension du simulateur TRANS (Tractable Role Agent prototype for concurrent Navigation Systems) afin de reproduire le comportement d'experts maritimes. L'extension créée ; CogTRANS (cognitive TRANS) porte plus particulièrement sur les décisions des chefs de quart à bord de ferries et de cargos. CogTRANS permet de simuler les évitements de collisions de façon réaliste. Il offre ainsi de bonnes perspectives pour une meilleure compréhension des risques maritimes et l'amélioration d'outils pédagogiques pour l'apprentissage de la navigation.

Dans les simulations centrées individu, la variété et la cohérence du comportement des agents sont des critères importants pour le réalisme et la validité de la simulation. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à la prise en compte simultanée de ces deux éléments. Nous proposons un modèle de différenciation comportementale, qui se décline en un outil dont les principaux apports sont d'être générique, non-intrusif, et de permettre une conception en dehors de l'agent. Le modèle s'articule selon trois axes. Tout d'abord, il décrit les comportements des agents par des normes. Celles-ci fournissent un profil comportemental à la conception, et un contrôle de la conformité à l'exécution. Ensuite, le processus de génération des comportements permet d'autoriser la création d'agents déviants ou en violation. Il inlfue pour cela sur le déterminisme du mécanisme. Enfin, les normes peuvent être inférées à partir de simulations enregistrées ou de situations réelles, afin d'analyser les résultats des expérimentations et d'automatiser la configuration du modèle. Nous avons appliqué cet outil à la simulation de trafic dans SCANeR, l'application développée et utilisée par Renault pour ses simulateurs de conduite. Les développements réalisés au cours de la thèse introduisent dans le trafic des styles de conduite spécifiés sous forme de normes, par exemple des conducteurs prudents ou agressifs. Ils permettent ensuite de peupler l'environnement de manière automatisée. Au delà de l'amélioration subjective du réalisme, les expérimentations réalisées démontrent les apports de l'outil sur la variété et la représentativité des comportements obtenus.