DES RESEAUX DE NEURONES ARTIFICIELS A LA ROBOTIQUE COOPERATIVE

Les travaux décrits dans ce mémoire rapportent une trajectoire scientifique d’une dizaine d’années constamment guidée par le désir d’étudier et de développer des modèles de réseaux de neurones artificiels en prise directe avec le monde réel. La première partie de nos recherches s’est intéressée à l’apprentissage au sein de systèmes connexionnistes multi-réseaux. En droite ligne depuis le modèle de la Machine Séquentielle Connexionniste (MSC, développée durant la thèse de doctorat), qui met en jeu 2 réseaux multicouches, 6 MSCs sont mises en oeuvre qui permettent l’acquisition et le contrôle de la marche chez un robot hexapode. Le paradigme utilisé pour la distribution des informations nécessaires à chacun des modules connexionnistes est l’apprentissage par pénalité-récompense. Un robot hexapode a été construit qui valide les résulats préalablement obtenus en simulation. L’apprentissage par pénalité-récompense appartient à la classe des apprentissage par renforcement. La seconde partie de nos recherches s’est intéressée à étudier les interactions entre les réseaux de neurones artificiels et l’apprentissage par renforcement. Une implantation sur réseaux multicouches, puis sur cartes auto-organisatrices du Q-learning a été proposée. Nous obtenons ainsi des réductions de la taille mémoire requise et du nombre d’itérations d’apprentissage nécessaires qui autorisent une utilisation pratique. Nous avons ensuite développé des mécanismes de distribution de l’apprentissage par renforcement, soit au sein d’un seul robot doté de plusieurs comportements, soit au sein d’un groupe de robots dans une tâche impliquant la coopération. A la différence des courant de recherches actuels, qui pronent l’utilisation d’ a priori face à la combinatoire élevée de l’espace de recherche, nous proposons l’emploi d’ a posteriori , l’utilisation du “lazy learning” pour construire un modèle non explicite et le développement d’outils et méthodes d’aide à la conception des fonctions de renforcement. A moyen terme, l’objectif de nos recherches est d’automatiser la décomposition d’un comportement robotique complexe en une succession de comportements élémentaires. L’utilisation de marqueurs temporel et spatial est envisagée pour permettre le séquencement des cartes auto-organisatrices implantant les comportements élémentaires. Dans ce cas, la simple définition de l’objectif à atteindre suffirait alors à générer le comportement solution

Application de techniques de forage de textes de nature prédictive et exploratoire à des fins de gestion et d'analyse thématique de documents textuels non structurés

Depuis les dix dernières années, on observe une hausse considérable du nombre d'initiatives visant à numériser et à rendre disponible le patrimoine informationnel des organisations et des différentes branches du savoir. Les conséquences découlant de ces initiatives sont importantes et très nombreuses. Elles ont entre autres conduit à l'émergence d'applications permettant différentes opérations complexes d'analyse et de gestion des documents. Malgré la diversité de ces applications, on constate que l'ensemble des disciplines reliées à l'analyse et à la gestion des documents textuels sont axées sur la compréhension et l'informatisation des processus d'identification des contenus thématiques et d'analyse thématique. Le projet que nous présentons aborde précisément les problématiques de l'identification des thèmes et de l'assistance à l'analyse thématique des documents textuels. L'objectif général du projet est de développer et de valider deux méthodologies informatiques fondées respectivement sur la catégorisation et la classification automatiques permettant d'assister efficacement l'identification des thèmes et, surtout, l'analyse thématique des documents textuels. Il vise ainsi à effectuer un transfert de concepts et de méthodologies provenant, d'une part, des recherches théoriques et pluridisciplinaires portant sur l'analyse thématique et, d'autre part, des recherches appliquées en classification et en catégorisation automatiques des données afin de proposer une méthodologie et un prototype d'application flexible visant à assister le chercheur dans son travail d'analyse thématique des textes. Le défi principal de ce projet réside donc dans l'opérationnalisation de l'analyse thématique en employant certaines stratégies de classification et de catégorisation automatiques des textes. Au niveau cognitif, nous proposons d'explorer la pertinence et la fécondité de certaines théories d'inspiration linguistique et littéraire ayant abordé la question du thème pour nous aider dans l'identification du contenu thématique et l'analyse thématique des documents textuels. À ce niveau, notre objectif est de démontrer comment les théories retenues, celles de Kintsch et Van Dijk, de Rimmon-Kenan et de Rastier, ont défini le thème de telle sorte qu'il est possible d'en assister informatiquement l'identification et l'analyse à l'aide de la méthodologie que nous proposons. Au niveau informatique, un premier volet de notre démarche consiste à explorer et à comparer les performances des opérations de catégorisation et de classification automatiques à des fins d'identification du contenu thématique et d'analyse thématique des documents textuels non structurés. Les résultats sont évalués en appliquant un système de catégorisation hybride neuro-flou et un algorithme de classification neuronal non supervisé sur un corpus d'articles de journaux. Par ailleurs, la classification et la catégorisation sont des opérations traditionnellement appliquées à des documents entiers. Nous proposons une manière alternative de réaliser ces processus : notre démarche consiste d'abord à segmenter chacun des documents puis à soumettre aux processus de regroupement les différents segments de texte. Cette démarche a l'avantage de pouvoir attribuer plusieurs catégories thématiques à chaque document, ce qui est plus difficilement réalisable lorsque les documents sont traités en entier. Finalement, dans bon nombre d'applications d'analyse et de gestion des documents textuels, le processus de catégorisation est effectué en utilisant un plan de classification ou une taxinomie de catégories prédéfinies. Le développement de ces taxinomies, bien qu'il puisse être assisté dans certains cas par des applications informatiques, s'avère coûteux et très complexe. Dans ce projet, nous démontrerons qu'il est possible, en l'absence de taxinomies, d'employer certains termes du lexique initial du corpus comme étiquettes thématiques.\ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : analyse thématique, identification de thèmes, Lecture et Analyse de Textes Assistées par Ordinateur (LATAO), classification automatique, catégorisation automatique

Réseau de capteurs sans fil comportementaux pour l'aide au maintien à domicile par la surveillance en habitat intelligent

In recent years, wireless sensor networks have seen their fields of application expand to affect several areas, including monitoring. In parallel, the field medical projects to assist people did not fail to be interested in this emerging technology thanks to the attractions it represents. It is in this context that our thesis is subscribed. We are interested in the use of a non-intrusive video sensors network to monitor elderly people continuously in their natural environment. The objective is the proposal of a video sensor system combining local and intelligent analysis, a wireless communication system for monitoring people in their habitat or specialized environment. We want above all, to be able to identify and detect the monitored person's behavior as well as his actions and his movements to act on his environment via a wireless communication system and home automation. Then we aim to detect a fall and communicate an alert through the network. This proposal represents an advantageous solution for several reasons. Economically, monitor an elderly person while keeping it in his normal environment would reduce the charges of assistance to people by treating them with specialized staff at the hospital or a nursing home. A significant contribution is the one related to the psychological and social aspects of the elderly, to whom this discreet and invisible monitoring ensures both the feeling of security, respect for privacy and autonomy.Ces dernières années, les réseaux de capteurs sans fil ont vu leurs champs d'applications s'élargir pour toucher plusieurs domaines dont celui de surveillance. En parallèle, le domaine à vocation médicale pour l'assistance aux personnes n’a pas manqué de s'intéresser lui aussi à cette technologie émergente face aux nombreux attraits qu'elle représente. C'est dans ce contexte que se situe notre travail de thèse. Nous nous intéressons à l'utilisation des réseaux de capteurs de type vidéo non intrusif pour la surveillance continue de personnes âgées évoluant dans leur environnement naturel. L’objectif est la proposition d’un système associant capteur vidéo et analyse intelligente locale, à un système de communication sans fil permettant la surveillance de personnes dans son habitat ou en milieu spécialisé. Nous désirons avant tout être capable d’identifier la personne surveillée et détecter son comportement, ses actions, ses mouvements afin d’agir sur son environnement via un système de communication sans fil et domotique, détecter une chute et émettre une alerte à travers le réseau. Une telle proposition, représente une solution avantageuse pour plusieurs raisons. Sur le plan économique, surveiller une personne âgée tout en la gardant dans son environnement normal permettrait de diminuer les charges d'assistance aux personnes en les traitant par un personnel spécialisé à l'hôpital ou à une maison de retraite. Un apport non négligeable est celui lié aux aspects psychiques et sociaux de la personne âgée, à qui cette surveillance discrète et imperceptible lui assure à la fois le sentiment de sécurité, de respect de la vie privée et d'autonomie

VERS UNE THÉORIE PROBABILISTE DES SYSTÈMES SENSORI-MOTEURS

Comment un système vivant ou artificiel peut-il percevoir, agir, raisonner, planifier et décider ? Telle est laquestion qui, depuis lors, guide mes travaux de recherche.Cette question a deux versants. Le premier, scientifique, vise à acquérir une meilleure connaissance des êtressensori-moteurs vivants. Le second, technologique, a pour but de construire des systèmes sensori-moteurs artificiels.Ces deux aspects sont en étroite synergie. Les connaissances sur les êtres sensori-moteurs vivants inspirentles réalisations technologiques. Les expériences sur les systèmes artificiels, facilement réalisables, servent à testerdes modèles et à faire progresser la connaissance. L’unité fondamentale entre ces deux aspects de la questionpasse par l’emploi de modèles mathématiques communs pour interpréter les observations du vivant et pour expérimenteravec les dispositifs artificiels

Du pilotage d'une famille de drones à celui d'un drone hybride via la commande adaptative

Les micro-drones sont des aéronefs sans pilotes de dimensions inférieures à un mètre et de poids inférieur à deux kilogrammes. Ils se distinguent des aéronefs classiques pour plusieurs raisons : un cycle de développement plus court, un coût plus faible, leur facilité d'opération et des configurations de véhicules spécifiques. L'ensemble de ces points attendent une réponse spécifique dans le développement des lois de commandes. Cette thèse s'y intéresse à travers deux problématiques : la commande d'une famille de drones quadrirotors et celle d'un drone hybride. Une famille de drones représente un même concept de véhicule décliné en plusieurs tailles dont on peut faire varier la charge utile ou son emplacement. Les lois de commandes doivent assurer un même niveau de performances malgré ses modifications. Un drone hybride se caractérise par sa capacité à réaliser du vol stationnaire et du vol d'avancement. Ces deux modes de vol ont chacun une dynamique de vol spécifique à laquelle les lois de commandes doivent s'adapter. Cette thèse présente la modélisation de quadrirotors et d'un drone hybride puis détaille une approche de commande adaptative indirecte qui répond aux problèmes introduits. La commande adaptative permet de garantir à l'aide d'un correcteur unique les performances de commande pour de multiples systèmes. Les méthodes d'estimation de paramètres et de synthèse linéaire à paramètres variants du schéma de commande sont décrites, puis, finalement, des résultats d'essais en vol montrent l'apport et les limites de cette approche.Micro Air Vehicle are pilotless aircrafts with dimensions not exceeding one meter and a maximum weight of two kilograms. They are different from classical aircrafts for multiple reasons: a shorter development cycle, a cheaper development, their ease of operation and specific vehicle configurations. All these points expect a specific answer in the development of the control laws of the vehicles. This thesis considers this topic through two particular issues: the control of a family of quadrotors and the control of hybrid micro air vehicle. A family of quadrotor represents a single concept of vehicle but with various sizes, payloads and payload configurations. Control laws must guarantee the same level of performance despite all these modifications. A hybrid micro air vehicle is able to both hover like a helicopter and fly forward like a plane. These two flight modes have specific flight dynamics that the control laws must adapt to. This thesis first presents a model of quadrotors and hybrid micro air vehicle and then details an indirect adaptive control method to tackle both issues. Adaptive control should guarantee performance of multiple controlled systems with a single controller. The parameter estimation and linear parameter varying synthesis method of the adaptive control scheme are described and finally flight test results show the contributions and limits of the approach.TOULOUSE-ISAE (315552318) / SudocSudocFranceF