Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2005-2006 / La conduite collaborative est un domaine lié aux systèmes de transport intelligents, qui utilise les communications pour guider de façon autonome des véhicules coopératifs sur une autoroute automatisée. Depuis les dernières années, différentes architectures de véhicules automatisés ont été proposées, mais la plupart d’entre elles n’ont pas, ou presque pas, attaqué le problème de communication inter véhicules. À l’intérieur de ce mémoire, nous nous attaquons au problème de la conduite collaborative en utilisant un peloton de voitures conduites par des agents logiciels plus ou moins autonomes, interagissant dans un même environnement multi-agents: une autoroute automatisée. Pour ce faire, nous proposons une architecture hiérarchique d’agents conducteurs de voitures, se basant sur trois couches (couche de guidance, couche de management et couche de contrôle du trafic). Cette architecture peut être utilisée pour développer un peloton centralisé, où un agent conducteur de tête coordonne les autres avec des règles strictes, et un peloton décentralisé, où le peloton est vu comme une équipe d’agents conducteurs ayant le même niveau d’autonomie et essayant de maintenir le peloton stable. / Collaborative driving is a growing domain of Intelligent Transportation Systems (ITS) that makes use of communications to autonomously guide cooperative vehicles on an Automated Highway System (AHS). For the past decade, different architectures of automated vehicles have been proposed, but most of them did not or barely addressed the inter-vehicle communication problem. In this thesis, we address the collaborative driving problem by using a platoon of cars driven by more or less autonomous software agents interacting in a Multiagent System (MAS) environment: the automated highway. To achieve this, we propose a hierarchical driving agent architecture based on three layers (guidance layer, management layer and traffic control layer). This architecture can be used to develop centralized platoons, where the driving agent of the head vehicle coordinates other driving agents by applying strict rules, and decentralized platoons, where the platoon is considered as a team of driving agents with a similar degree of autonomy, trying to maintain a stable platoon.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2014-2015 / INTRODUCTION : L’aphasie est un trouble acquis du langage qui peut survenir à la suite d’un accident vasculaire cérébral (AVC) ou dans le cadre d’une démence. Les individus souffrant d’aphasie présentent presque tous de l'anomie, soit des difficultés à trouver les mots pour nommer les objets, les actions, les personnes. Le pronostic de l’aphasie dépend de plusieurs facteurs dont l’efficacité de l’intervention orthophonique. Classiquement, l’intervention pour l’anomie consiste à fournir des indices phonologiques, sémantiques ou orthographiques pour favoriser le réapprentissage des mots. Récemment, de nouvelles interventions qui reposent sur l’observation d’actions ou l’utilisation des technologies (ex., tablettes électroniques) émergent dans les écrits scientifiques. Des études sont nécessaires pour en documenter l’efficacité. OBJECTIFS : L’objectif général du projet doctoral est d’évaluer l’efficacité de nouvelles approches orthophoniques pour le traitement de l’anomie. Plus spécifiquement, l’étude 1 compare une approche sémantique-phonologique et une approche par observation d’actions pour la rééducation de l’anomie des verbes en aphasie post-AVC. L’étude 2 mesure l’efficacité d’une intervention auto-administrée via tablette électronique pour l’anomie des verbes en aphasie post-AVC. L’étude 3 mesure l’efficacité d’une intervention compensatoire via téléphone intelligent pour l’anomie dans le cadre d’une démence (variante sémantique de l’aphasie primaire progressive (vsAPP)). MÉTHODE : Des études de cas unique ont été réalisées auprès de patients présentant une anomie post-AVC ou dégénérative (vsAPP). Quatre phases ont été complétées: (1) Évaluation cognitive, (2) Mesures des performances pré-traitement, (3) Traitement, (4) Mesures des performances post-traitement. RÉSULTATS : La rééducation de l’anomie des verbes via l’observation d’action (étude 1) n’a pas permis l’amélioration de la dénomination des verbes. L’utilisation d’indices sémantiques et phonologiques a toutefois permis d’améliorer la dénomination des verbes, autant lors de l’intervention en présence du thérapeute (étude 1) que lors d’une intervention auto-administrée via une tablette électronique (étude 2). La prise en charge de l’anomie via un téléphone intelligent a été efficace pour compenser les déficits du patient de l’étude 3. CONCLUSION : Une prise en charge efficace de l’anomie est possible et primordiale afin de favoriser une communication optimale et fonctionnelle des individus qui en souffrent. Les présents résultats s’ajoutent au peu d’études actuellement disponibles concernant la mise en place de ces nouveaux traitements pour l’anomie.

Dans cette thèse, nous proposons une approche de communication entre agents logiciels basée sur la pertinence. Le problème est pour nous de permettre aux agents logiciels participant à des interactions dialogiques argumentatives d'être plus efficaces dans leurs communications. Nous nous sommes focalisés sur les deux questions : 1) l'élaboration d'un modèle permettant aux agents de générer, d'adopter, d'annuler et de réaliser les sous-buts nécessaires à l'accomplissement de leurs buts conversationnels; 2) l'élaboration d'un modèle permettant aux agents de choisir à chaque étape de l'interaction dialogique, les arguments les plus pertinents qui contribuent à la réalisation de leurs buts conversationnels. En premier lieu, nous avons développé un modèle de raisonnement stratégique qui permet à un agent logiciel participant à une interaction dialogique d'avoir une orientation, en termes des contraintes à satisfaire et de sous-buts à accomplir, lui permettant de réaliser son but conversationnel. Notre idée fondamentale est de proposer un modèle de communication entre agents logiciels basé sur la notion de stratégie, au lieu des protocoles de communication. La stratégie d'un agent est déterminée par un raisonnement stratégique. Ce raisonnement permet d'une part, de choisir le plan global de la communication en termes de buts stratégiques à accomplir afin de réaliser le but conversationnel. D'autre part, le raisonnement stratégique permet d'orienter la réalisation d'un but en spécifiant les contraintes que l'agent veut satisfaire. Les buts stratégiques sont les sous-buts nécessaires à la réalisation du but conversationnel. Pour adopter ou réviser une stratégie, nous avons proposé un cadre formel basé sur les arguments pour gérer les buts stratégiques et les contraintes des agents. Les buts stratégiques sont générés au début du dialogue, comme ils peuvent être annulés ou remplacés par des alternatives pendant le déroulement de l'interaction dialogique. Ces alternatives sont d'une grande importance. En effet, elles permettent aux agents de persister dans la poursuite de leurs buts. Cependant, les contraintes reflètent les limites rencontrées par l'agent pour réaliser son but conversationnel. Ces contraintes peuvent être également générées au début ou au cours du déroulement de l'interaction dialogique. Un autre point important dans notre approche réside dans le fait que les agents peuvent vérifier à chaque instant qu'un but poursuivi est réalisable ou non, ce qui permet de renforcer la rationalité et l'efficacité des agents. Nous avons ensuite élaboré un modèle de raisonnement tactique permettant aux agents de réaliser leurs buts stratégiques élémentaires fixés par la stratégie adoptée d'une façon pertinente. Dans les approches argumentatives, les actions des agents sont justifiées par des arguments. Afin de permettre aux agents d'agir d'une façon pertinente, notre modèle de raisonnement permet de choisir à chaque étape de l'interaction dialogique l'argument le plus pertinent qui a, selon les connaissances de l'agent, la plus forte chance d'être accepté par l'interlocuteur. C'est l'argument qui va être utilisé pour supporter l'acte de langage permettant la réalisation d'un but stratégique élémentaire fixé par la stratégie adoptée par l'agent. Notre modèle de raisonnement tactique est guidé par un mécanisme de sélection. Ce mécanisme permet, dans un premier temps, de supprimer les arguments non pertinents. Ensuite, il permet d'établir un ordre entre les arguments pertinents en utilisant la relation d'ordre de pertinence. Cette relation est basée sur la relation de favori entre les arguments, les préférences privées de l'agent et le risque d'échec de chaque argument. Ce mécanisme emploie notre théorie de la pertinence qui tient compte du contexte de l'interaction dialogique. Un avantage important de l'utilisation de ce mécanisme de sélection réside dans le fait qu'il permet le retour-arrière pour explorer d'autres alternatives d'argumentation. Ceci permet à l'agent de persister davantage dans la réalisation de son but conversationnel. Notre modèle de raisonnement tactique permet également de comparer les arguments indépendamment de leurs conclusions. Ceci permet à l'agent de décider, selon l'argument le plus pertinent sélectionné, s'il va attaquer le point de vue de son adversaire ou s'il va défendre son point de vue. Par ailleurs, nous avons proposé un modèle de négociation basé sur les contraintes et utilisant l'argumentation. Dans ce modèle, chaque agent est capable de déterminer, à chaque étape de la négociation, l'ensemble de ses arguments potentiels et l'ensemble de ses offres potentielles. Chaque offre doit être justifiée par des arguments. Chaque agent essaye de réaliser son but en utilisant des arguments pour convaincre les autres agents de faire des concessions. La prise en compte des arguments reçus et de nouveaux arguments générés durant la négociation permet aux agents d'avoir des ensembles d'offres qui varient d'une étape à l'autre, ce qui permet de refléter l'aspect dynamique des négociations. Dans le cas où il y a plusieurs arguments qui supportent la même offre, nous utilisons notre modèle de raisonnement tactique pour déterminer l'argument le plus pertinent. Les contraintes de négociation permettent à chaque agent négociateur de déterminer son espace d'accord. Ainsi, chaque agent pourrait calculer son degré de satisfaction, soit pour chaque contrainte de négociation soit pour la négociation au complet. Notre modèle permet également à chaque agent négociateur de calculer ses offres en fonction de l'ensemble des variables associées aux contraintes de négociation, ce qui lui permet de garantir sa satisfaction et d'éviter le risque de faire des concessions excessives à l'autre agent. De plus, l'utilisation du processus d'argumentation, permet à nos agents de faire des concessions lorsque cela s'avère nécessaire, ce qui leur permet d'avoir plus de chances d'atteindre un accord. Pour décrire l'évolution de la négociation, nous proposons un algorithme qui spécifie le comportement de chaque agent dans les différentes situations. En outre, nous avons montré que notre approche permet à chaque agent de toujours choisir la meilleure offre et la négociation se termine toujours avec ou sans accord après un nombre fini d'étapes. S'il y a un accord dans une négociation donnée, nous avons montré que cet accord constitue un compromis satisfaisant pour les deux agents négociateurs. Nous avons également implémenté notre algorithme de négociation.

L’apprentissage multiagent est une direction prometteuse de la recherche récente et à venir dans le contexte des systèmes intelligents. Si le cas mono-agent a été beaucoup étudié pendant les deux dernières décennies, le cas multiagent a été peu étudié vu sa complexité. Lorsque plusieurs agents autonomes apprennent et agissent simultanément, l’environnement devient strictement imprévisible et toutes les suppositions qui sont faites dans le cas mono-agent, telles que la stationnarité et la propriété markovienne, s’avèrent souvent inapplicables dans le contexte multiagent. Dans ce travail de maîtrise nous étudions ce qui a été fait dans ce domaine de recherches jusqu’ici, et proposons une approche originale à l’apprentissage multiagent en présence d’agents adaptatifs. Nous expliquons pourquoi une telle approche donne les résultats prometteurs lorsqu’on la compare aux différentes autres approches existantes. Il convient de noter que l’un des problèmes les plus ardus des algorithmes modernes d’apprentissage multiagent réside dans leur complexité computationnelle qui est fort élevée. Ceci est dû au fait que la taille de l’espace d’états du problème multiagent est exponentiel en le nombre d’agents qui agissent dans cet environnement. Dans ce travail, nous proposons une nouvelle approche de la réduction de la complexité de l’apprentissage par renforcement multiagent. Une telle approche permet de réduire de manière significative la partie de l’espace d’états visitée par les agents pour apprendre une solution efficace. Nous évaluons ensuite nos algorithmes sur un ensemble d’essais empiriques et présentons des résultats théoriques préliminaires qui ne sont qu’une première étape pour former une base de la validité de nos approches de l’apprentissage multiagent. / Multiagent learning is a promising direction of the modern and future research in the context of intelligent systems. While the single-agent case has been well studied in the last two decades, the multiagent case has not been broadly studied due to its complex- ity. When several autonomous agents learn and act simultaneously, the environment becomes strictly unpredictable and all assumptions that are made in single-agent case, such as stationarity and the Markovian property, often do not hold in the multiagent context. In this Master’s work we study what has been done in this research field, and propose an original approach to multiagent learning in presence of adaptive agents. We explain why such an approach gives promising results by comparing it with other different existing approaches. It is important to note that one of the most challenging problems of all multiagent learning algorithms is their high computational complexity. This is due to the fact that the state space size of multiagent problem is exponential in the number of agents acting in the environment. In this work we propose a novel approach to the complexity reduction of the multiagent reinforcement learning. Such an approach permits to significantly reduce the part of the state space needed to be visited by the agents to learn an efficient solution. Then we evaluate our algorithms on a set of empirical tests and give a preliminary theoretical result, which is first step in forming the basis of validity of our approaches to multiagent learning.

Actuellement, avec l’essor de l’informatique ubiquitaire, un intérêt grandissant est porté à l’exploitation du contexte de l’utilisateur pour une adaptation des applications et de leur contenu à ses besoins et activités en temps réel, dans divers domaines (tourisme, maisons intelligents, hôpitaux). De cet intérêt résulte bon nombre de projets traitant la définition et l’élaboration de modèles de contexte et de plateformes de gestion dudit contexte. Dans le cadre du projet GéoÉduc3D, l’utilisation du contexte pour l’amélioration de l’aspect immersif et interactif de jeux éducatifs revêt un intérêt certain. Ce cadre applicatif (jeux éducatifs, réalité augmentée, téléphones intelligents) est complètement différent et amène la question de l’interopérabilité peu abordée dans les précédents travaux. Nos travaux ont donc pour objectif de concevoir et d’implémenter une solution informatique dédiée à l’acquisition et à la diffusion de contexte spatial dans un environnement multi-joueurs sur et pour des téléphones intelligents. Dans ce but, nous proposons tout d’abord une nouvelle définition et une modélisation du contexte spatial adapté à notre cadre particulier. Ensuite, nous présentons l’architecture d’un système orienté service pour la gestion de cette information contextuelle. Afin de tester notre approche, un prototype de service Web a été élaboré selon trois fonctions principales : récupération des informations auprès des téléphones intelligents ; enregistrement des données dans la base de données et interrogation flexible en mode synchrone ou asynchrone des données. Ce travail de recherche ouvre ainsi la voie à la conception et au développement d’applications de jeux éducatifs, destinées à n’importe quel type de téléphone intelligent, sensible au contexte spatial des joueurs dans un environnement multi-joueurs. / Currently, with the rise of ubiquitous computing, one is growing interest in using the user context, for adapting applications and their contents to users’ needs and activities in real time, in different fields (tourism, smart homes, and hospitals). Many projects dealing with the definition and context models and management platforms have emerged. In the GeoEduc3D project, exploiting the context to improve the immersive and interactive aspects of interactive educational games is to be explored. This particular application framework (serious games, augmented reality, smart phones) is completely different and brings the issue of interoperability, which was not really addressed in previous work. Therefore, our work aims to design and implement a solution dedicated to the acquisition and dissemination of spatial context in a multi-players environment on and for smart phones. For this purpose, we first propose a definition and modeling of spatial context. Then we define the architecture of a service-oriented system for managing that information. To test our approach, a Web service prototype was developed according to three main functions: retrieving information from smart phones, storing data in the database and query flexible synchronous or asynchronous data. This research opens the way for the design and development of context-aware serious games applications for any type of smart phone, in a multiplayer environment.

Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire font état des avancées réalisées concernant l'évaluation du potentiel des technologies de fenestration intelligente à opacité variable face à la réduction de la consommation énergétique dans les bâtiments. Pour ce faire un modèle numérique de bâtiment a été développé, puis les propriétés optiques des fenêtres intelligentes ont été optimisées afin d'atteindre un coût minimal de chauffage et de climatisation du bâtiment. Les recherches ont tout d'abord commencé par une estimation des performances des fenêtres intelligentes en analysant les résultats d'optimisation énergétique pour une semaine typique à chaque saison de l'année, et ce, pour un bâtiment situé au Québec considérant un mur avec fenêtre intelligente orientée au sud. Les résultats obtenus et présentés en 2011 dans le cadre d'une conférence sur les matériaux intelligents ont démontré la pertinence d'approfondir les recherches dans ce domaine. Par la suite, une étude plus détaillée des bénéfices des fenêtres intelligentes a été menée en précisant les résultats à chaque heure du jour pour une année complète, en utilisant un modèle de lumière naturelle plus réaliste et en évaluant l'impact de quatre orientations du mur avec fenêtre intelligente, i.e. nord, sud, est et ouest. Ces résultats ont fait le sujet d'un article de journal scientifique et permettent d'évaluer précisément les économies potentielles qu'une technologie de fenêtre intelligente peut entraîner. Enfin, une méthode expérimentale a été développée afin de caractériser l'ensemble des propriétés optiques d'une fenêtre intelligente nécessaires à la modélisation numérique. Cette méthode sera utilisée afin de caractériser les prototypes de fenêtres intelligentes développés au sein de l'Université Laval.

Les positions doctrinales qui alimentent le débat sur l'existence et la nature du droit devant régir le cyberespace et les activités qui s'y déroulent prolifèrent, mais s'enferment presque inévitablement dans une schématisation tripartite qui oppose « classiques », « modernistes » et partisans d'une approche intermédiaire. Notre étude rend compte de ce débat, avant de l'investir en évaluant la pertinence des approches en présence à la lumière de la problématique du contrat électronique conclu par les agents intelligents. Son dénouement suggère préalablement la définition de la notion du contrat électronique, voire l'exploration de ses assises théoriques, de manière à la distinguer de la notion traditionnelle du contrat. L'issue de cette démarche préliminaire permet d'envisager le formalisme comme élément distinctif du contrat électronique. Or, sa prise en compte lacunaire par le droit positif permet d'affirmer, déjà à cette étape, la pertinence de l'approche moderniste du droit du cyberespace. La confirmation de cette conclusion partielle viendra à l'étape subséquente, avec la considération, dans la définition du contrat électronique, de la réalité des cocontractants d'intelligence artificielle, c'est-à-dire des agents intelligents. À cette étape aussi, la convenance de l'approche moderniste découle des faiblesses des approches classique et intermédiaire en regard de l'encadrement de ce phénomène.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2008-2009 / L'augmentation dans les dernières décennies du nombre de véhicules présents sur les routes ne s'est pas passée sans son lot d'impacts négatifs sur la société. Même s'ils ont joué un rôle important dans le développement économique des régions urbaines à travers le monde, les véhicules sont aussi responsables d'impacts négatifs sur les entreprises, car l'inefficacité du ot de traffic cause chaque jour d'importantes pertes en productivité. De plus, la sécurité des passagers est toujours problématique car les accidents de voiture sont encore aujourd'hui parmi les premières causes de blessures et de morts accidentelles dans les pays industrialisés. Ces dernières années, les aspects environnementaux ont aussi pris de plus en plus de place dans l'esprit des consommateurs, qui demandent désormais des véhicules efficaces au niveau énergétique et minimisant leurs impacts sur l'environnement. évidemment, les gouvernements de pays industrialisés ainsi que les manufacturiers de véhicules sont conscients de ces problèmes et tentent de développer des technologies capables de les résoudre. Parmi les travaux de recherche en ce sens, le domaine des Systèmes de Transport Intelligents (STI) a récemment reçu beaucoup d'attention. Ces systèmes proposent d'intégrer des systèmes électroniques avancés dans le développement de solutions intelligentes conçues pour résoudre les problèmes liés au transport automobile cités plus haut. Ce mémoire se penche donc sur un sous-domaine des STI qui étudie la résolution de ces problèmes gr^ace au développement de véhicules intelligents. Plus particulièrement, ce mémoire propose d'utiliser une approche relativement nouvelle de conception de tels systèmes, basée sur l'apprentissage machine. Ce mémoire va donc montrer comment les techniques d'apprentissage par renforcement peuvent être utilisées afin d'obtenir des contrôleurs capables d'effectuer le suivi automatisés de véhicules. Même si ces efforts de développement en sont encore à une étape préliminaire, ce mémoire illustre bien le potentiel de telles approches pour le développement futur de véhicules plus \intelligents". / The impressive growth, in the past decades, of the number of vehicles on the road has not come without its share of negative impacts on society. Even though vehicles play an active role in the economical development of urban regions around the world, they unfortunately also have negative effects on businesses as the poor efficiency of the traffic ow results in important losses in productivity each day. Moreover, numerous concerns have been raised in relation to the safety of passengers, as automotive transportation is still among the first causes of accidental casualties in developed countries. In recent years, environmental issues have also been taking more and more place in the mind of customers, that now demand energy-efficient vehicles that limit the impacts on the environment. Of course, both the governments of industrialized countries and the vehicle manufacturers have been aware of these problems, and have been trying to develop technologies in order to solve these issues. Among these research efforts, the field of Intelligent Transportation Systems (ITS) has been gathering much interest as of late, as it is considered an efficient approach to tackle these problems. ITS propose to integrate advanced electronic systems in the development of intelligent solutions designed to address the current issues of automotive transportation. This thesis focuses on a sub-field ITS since it studies the resolution of these problems through the development of Intelligent Vehicle (IV) systems. In particular, this thesis proposes a relatively novel approach for the design of such systems, based on modern machine learning. More specifically, it shows how reinforcement learning techniques can be used in order to obtain an autonomous vehicle controller for longitudinal vehiclefollowing behavior. Even if these efforts are still at a preliminary stage, this thesis illustrates the potential of using these approaches for future development of \intelligent" vehicles.

Un système multi-agent (SMA) est un système dans lequel plusieurs agents opèrent et interagissent. Chaque agent a la responsabilité d’exécuter des tâches. Cependant, chaque agent, pour diverses raisons, peut rencontrer des problèmes pendant l’exécution de ses tâches ; ce qui peut induire un disfonctionnement du SMA. Cependant, le SMA doit être en mesure de détecter les sources de problèms (d’erreurs) afin de les contrôler et ainsi continuer son exécution correctement. Un tel SMA est appelé un SMA tolérant aux fautes. Il existe deux types de sources d’erreurs pour un agent : les erreurs causées par son environnment et les erreurs dûes à sa programmation. Dans la littérature, il existe plusieurs techniques qui traitent des erreurs de programmation au niveau des agents. Cependant, ces techniques ne traitent pas des erreurs causées par l’environnement de l’agent. Tout d’abord, nous distinguons entre l’environnment d’un agent et l’environnement du SMA. L’environnement d’un agent représente toutes les composantes matérielles ou logicielles que l’agent ne peut contrôler mais avec lesquelles il interagit. Cependant, l’environnment du SMA représente toutes les composantes que le système ne contrôle pas mais avec lesquelles il interagit. Ainsi, le SMA peut contrôler certaines des composantes avec lesquelles un agent interagit. Ainsi, une composante peut appartenir à l’environnement d’un agent et ne pas appartenir à l’environnement du système. Dans ce travail, nous présentons une méthodologie de conception de SMA tolérants aux fautes, nommée FATMAS, qui permet au concepteur du SMA de détecter et de corriger, si possible, les erreurs causées par les environnements des agents. Cette méthodologie permettra ainsi de délimiter la frontière du SMA de son environnement avec lequel il interagit. La frontière du SMA est déterminée par les différentes composantes (matérielles ou logicielles) que le système contrôle. Ainsi, le SMA, à l’intérieur de sa frontière, peut corriger les erreurs provenant de ses composantes. Cependant, le SMA n’a aucun contrôle sur toutes les composantes opérant dans son environnement. La méthodologie, que nous proposons, doit couvrir les trois premières phases d’un développement logiciel qui sont l’analyse, la conception et l’implémentation tout en intégrant, dans son processus de développement, une technique permettant au concepteur du système de délimiter la frontière du SMA et ainsi détecter les sources d’erreurs et les contrôler afin que le système multi-agent soit tolérant aux fautes (SMATF). Cependant, les méthodologies de conception de SMA, référencées dans la littérature, n’intègrent pas une telle technique. FATMAS offre au concepteur du SMATF quatre modèles pour décrire et développer le SMA ainsi qu’une technique de réorganisation du système qui lui permet de détecter et de contrôler ses sources d’erreurs, et ainsi définir la frontière du SMA. Chaque modèle est associé à un micro processus qui guide le concepteur lors du développement du modèle. FATMAS offre aussi un macro-processus, qui définit le cycle de développement de la méthodologie. FATMAS se base sur un développement itératif pour identifier et déterminer les tâches à ajouter au système afin de contrôler des sources d’erreurs. À chaque itération, le concepteur évalue, selon une fonction de coût/bénéfice s’il est opportun d’ajouter de nouvelles tâches de contrôle au système. Le premier modèle est le modèle de tâches-environnement. Il est développé lors de la phase d’analyse. Il identifie les différentes tâches que les agents doivent exécuter, leurs préconditions et leurs ressources. Ce modèle permet d’identifier différentes sources de problèmes qui peuvent causer un disfonctionnement du système. Le deuxième modèle est le modèle d’agents. Il est développé lors de la phase de conception. Il décrit les agents, leurs relations, et spécifie pour chaque agent les ressources auxquelles il a le droit d’accéder. Chaque agent exécutera un ensemble de tâches identifiées dans le modèle de tâches-environnement. Le troisième modèle est le modèle d’interaction d’agents. Il est développé lors de la phase de conception. Il décrit les échanges de messages entre les agents. Le quatrième modèle est le modèle d’implémentation. Il est développé lors de la phase d’implémentation. Il décrit l’infrastructure matérielle sur laquelle le SMA va opérer ainsi que l’environnement de développement du SMA. La méthodologie inclut aussi une technique de réorganisation. Cette technique permet de délimiter la frontière du SMA et contrôler, si possible, ses sources d’erreurs. Cette technique doit intégrer trois techniques nécessaires à la conception d’un système tolérant aux fautes : une technique de prévention d’erreurs, une technique de recouvrement d’erreurs, et une technique de tolérance aux fautes. La technique de prévention d’erreurs permet de délimiter la frontière du SMA. La technique de recouvrement d’erreurs permet de proposer une architecture du SMA pour détecter les erreurs. La technique de tolérance aux fautes permet de définir une procédure de réplication d’agents et de tâches dans le SMA pour que le SMA soit tolérant aux fautes. Cette dernière technique, à l’inverse des techniques de tolérance aux fautes existantes, réplique les tâches et les agents et non seulement les agents. Elle permet ainsi de réduire la complexité du système en diminuant le nombre d’agents à répliquer. Résumé iv De même, un agent peut ne pas être en erreur mais la composante matérielle sur laquelle il est exécuté peut ne plus être fonctionnelle. Ce qui constitue une source d’erreurs pour le SMA. Il faudrait alors que le SMA continue à s’exécuter correctement malgrè le disfonctionnement d’une composante. FATMAS fournit alors un support au concepteur du système pour tenir compte de ce type d’erreurs soit en contrôlant les composantes matérielles, soit en proposant une distribution possible des agents sur les composantes matérielles disponibles pour que le disfonctionnement d’une composante matérielle n’affecte pas le fonctionnement du SMA. FATMAS permet d’identifier des sources d’erreurs lors de la phase de conception du système. Cependant, elle ne traite pas des sources d’erreurs de programmation. Ainsi, la technique de réorganization proposée dans ce travail sera validée par rapport aux sources d’erreurs identifiées lors de la phase de conception et provenant de la frontière du SMA. Nous démontrerons formellement que, si une erreur provient d’une composante que le SMA contrôle, le SMA devrait être opérationnel. Cependant, FATMAS ne certifie pas que le futur système sera toujours opérationnel car elle ne traîte pas des erreurs de programmation ou des erreurs causées par son environnement. / A multi-agent system (MAS) consists of several agents interacting together. In a MAS, each agent performs several tasks. However, each agent is prone to individual failures so that it can no longer perform its tasks. This can lead the MAS to a failure. Ideally, the MAS should be able to identify the possible sources of failures and try to overcome them in order to continue operating correctly ; we say that it should be fault-tolerant. There are two kinds of sources of failures to an agent : errors originating from the environment with which the agents interacts, and programming exceptions. There are several works on fault-tolerant systems which deals with programming exceptions. However, these techniques does not allow the MAS to identify errors originating from an agent’s environment. In this thesis, we propose a design methodology, called FATMAS, which allows a MAS designer to identify errors originating from agents’ environments. Doing so, the designer can determine the sources of failures it could be able to control and those it could not. Hence, it can determine the errors it can prevent and those it cannot. Consequently, this allows the designer to determine the system’s boundary from its environment. The system boundary is the area within which the decision-taking process of the MAS has power to make things happen, or prevent them from happening.We distinguish between the system’s environment and an agent’s environment. An agent’s environment is characterized by the components (hardware or software) that the agent does not control. However, the system may control some of the agent’s environment components. Consequently, some of the agent’s environment components may not be a part of the system’s environment. The development of a fault-tolerant MAS (FTMAS) requires the use of a methodology to design FTMAS and of a reorganization technique that will allow the MAS designer to identify and control, if possible, different sources of system failure. However, current MAS design methodologies do not integrate such a technique. FATMAS provides four models used to design and implement the target system and a reorganization technique to assist the designer in identifying and controlling different sources of system’s failures. FATMAS also provides a macro process which covers the entire life cycle of the system development as well as several micro processes that guide the designer when developing each model. The macro-process is based on an iterative approach based on a cost/benefit evaluation to help the designer to decide whether to go from one iteration to another. The methodology has three phases : analysis, design, and implementation. The analysis phase develops the task-environment model. This model identifies the different tasks the agents will perform, their resources, and their preconditions. It identifies several possible sources of system failures. The design phase develops the agent model and the agent interaction model. The agent model describes the agents and their resources. Each agent performs several tasks identified in the task-environment model. The agent interaction model describes the messages exchange between agents. The implementation phase develops the implementation model, and allows an automatic code generation of Java agents. The implementation model describes the infrastructure upon which the MAS will operate and the development environment to be used when developing the MAS. The reorganization technique includes three techniques required to design a fault-tolerant system : a fault-prevention technique, a fault-recovery technique, and a fault-tolerance technique. The fault-prevention technique assists the designer in delimiting the system’s boundary. The fault-recovery technique proposes a MAS architecture allowing it to detect failures. The fault-tolerance technique is based on agent and task redundancy. Contrary to existing fault-tolerance techniques, this technique replicates tasks and agents and not only agents. Thus, it minimizes the system complexity by minimizing the number of agents operating in the system. Furthermore, FATMAS helps the designer to deal with possible physical component failures, on which the MAS will operate. It proposes a way to either control these components or to distribute the agents on these components in such a way that if a component is in failure, then the MAS could continue operating properly. The FATMAS methodology presented in this dissertation assists a designer, in its development process, to build fault-tolerant systems. It has the following main contributions : 1. it allows to identify different sources of system failure ; 2. it proposes to introduce new tasks in a MAS to control the identified sources of failures ; 3. it proposes a mechanism which automatically determines which tasks (agents) should be replicated and in which other agents ; 4. it reduces the system complexity by minimizing the replication of agents ; Abstract vii 5. it proposes a MAS reorganization technique which is embedded within the designed MAS and assists the designer to determine the system’s boundary. It proposes a MAS architecture to detect and recover from failures originating from the system boundary. Moreover, it proposes a way to distribute agents on the physical components so that the MAS could continue operating properly in case of a component failure. This could make the MAS more robust to fault prone environments. FATMAS alows to determine different sources of failures of a MAS. The MAS controls the sources of failures situated in its boundary. It does not control the sources of failures situated in its environments. Consequently, the reorganization technique proposed in this dissertation will be proven valid only in the case where the sources of failures are controlled by the MAS. However, it cannot be proven that the future system is fault-tolerant since faults originating from the environment or from coding are not dealt with.

Les cadres interactionnels actuels pour les communications entre agents (protocoles, stratégies de conversation, jeux de dialogue, . . . ) garantissent la cohérence structurelle des conversations tenues. Pourtant, ce n'est pas tant l'habilité des agents à structurer leurs conversations qui nous intéresse que leurs aptitudes à tenir des conversations utiles quant à leurs objectifs individuels et collectifs. Pour traiter cette problématique, nous avons défini et implanté un modèle complet de la communication entre agents qui couvre les quatre dimensions classiques de la communication : syntaxe, structure, sémantique et pragmatique. Au niveau syntaxique, nous proposons le langage DIAGAL[DIAlogue Game based Agent communication Language] qui se présente comme un ensemble de jeux de dialogue qui permettent la manipulation conjointe d'engagements sociaux. Du point de vue de la structuration des dialogues, les jeux de dialogue que nous proposons offrent une alternative à la rigidité des protocoles tout en capturant les aspects conventionnels de la communication, absents des approches considérant des actes de langages isolés. Dans notre approche, le niveau sémantique de la communication repose, quant à lui, sur les engagements sociaux qui capturent les interdépendances contractées par les agents lors des communications. Dans ce contexte, notre contribution principale concerne les aspects cognitifs de la pragmatique. À cet effet, nous proposons une théorie cognitive de l'utilisation de ce cadre interactionnel basée sur la notion de cohérence cognitive et fondée sur des résultats non encore formalis és de sciences cognitives. Issue d'une unification de la théorie de la dissonance cognitive (une des théories majeures de psychologie cognitive) avec la théorie de cohérence cognitive (développée en philosophie de l'esprit), notre approche est formulée en termes d'éléments et de contraintes, notions familières en informatique. La théorie motivationnelle résultante est ensuite étendue afin de traiter la communication entre agents cognitifs. Sous les hypothèses de notre théorie, nous définissons alors une métrique de l'utilité des conversations entre agents. Nous montrons comment cette théorie permet de résoudre en pratique de nombreux problèmes fondamentaux des aspects cognitifs de la pragmatique des communications entre agents. En particulier, nous proposons une première application de notre théorie pour l'utilisation automatique par des agents de type BDI [Beliefs, Desires and Intentions] des jeux de dialogue du langage DIAGAL. Ce faisant, nous introduisons un certain nombre d'outils techniques pour l'automatisation des communications entre agents tout en précisant quels sont nos apports théoriques pour les SMAs et plus généralement pour les sciences cognitives. / Different approaches have investigated the syntax and semantics of agent communication languages. However, these approaches have not indicated how agents should dynamically use communications. Instead of filling this pragmatics gap, most approaches have mainly focused on the "structure" of dialogues even though developers are more interested in agents' capabilities of having "useful" automated conversations with respect to their goals rather than in their abilities to structure dialogues. We addressed this problem that requires re-inquiring the four main dimensions of (agent) communication : syntax, structure, semantics and pragmatics (the theory of the use of language). At the syntactic level, we have developed an agent communication language called DIAGAL [DIAlogue Game based Agent communication Language] which consists of a set of dialogue games that allows for the grounded manipulation of social commitments. At the structural level, DIAGAL dialogue games offer a good compromise between the lack of flexibility of protocols while taking into account the conventional aspects of dialogue which were missing in isolated speech acts approaches. At the semantics level, we provide a social commitments model that captures the inter-dependencies contracted by the agents toward each other during dialogues. In that context, our main contribution concerns the cognitive aspects of pragmatics. To this end, we develop in this thesis a motivational theory for the use of such a conventional and social agent communication framework. Our approach is based on cognitive science results that have not been formalized yet. Our theory consists of a formalisation and a unification of the cognitive dissonance theory (one of the major theories of cognitive psychology) with the coherence theory issuing from philosophy of mind. Our approach is formulated in terms of elements and constraints which allow making it computational. This theory allows formally defining and exploiting the notion of utility of dialogues. We show in this thesis how this approach allows solving many theoretical and practical problems in agent communication. As a validation of this approach, we extend classical BDI [Beliefs, Desires and Intentions] agents to allow them to automatically use DIAGAL dialogue games. The resulting framework provides the necessary theoretical and practical elements for implementing our theory. In doing so, it brings in a general scheme for automatizing agents' communicational behaviour.