Une approche totalement instanciée pour la planification HTN

International audienceDe nombreuses techniques de planification ont eté développées pour permettrè a des syst emes autonomes d'agir et de prendre des décisions en fonction de leurs perceptions de l'environnement. Parmi ces techniques, la planification HTN (Hierarchical Task Network) est l'une des techniques les plus utilisées en pratique. Contrairement aux approches classiques de la planifi-cation, la planification HTN fonctionne par décomposition récursive d'une tâche complexe en sous tâches jusqu'` a ce que chaque sous-tâche puissê etre réalisée par l' exécution d'une action. Cette vision hiérarchique de la planification permet une représentation plus riche desprobì emes de planification tout en guidant la recherche d'un plan solution et en apportant de la connaissance aux algorithmes sous-jacents. Dans cet article, nous proposons une nouvelle approche de la planification HTN dans laquelle, comme en planification classique, nous instancions l'ensemble des opérateurs de planification avant d'effectuer la recherche d'un plan solution. Cette approche a fait ses preuves en planification clas-sique. Elle est utilisée par la plupart des planificateurs contemporains mais n'a, ` a notre connaissance, jamais eté appliquée dans le cadre de la planification HTN. L'instanciation des opérateurs de planifica-tion est pourtant nécessaire au développement d'heuristiques efficaces et a l'encodage deprobì emes de planification HTN dans d'autres formalismes tels que SAT ou CSP. Nous présentons dans la suite de l'article un mécanisme générique d'instanciation. Ce mécanisme implémente des techniques de simplification permettant de réduire la complexité du processus d'instanciation inspirées de celles utilisées en planification classique. Pour finir nous présentons des résultats obtenus sur un ensemble deprobì emes issus des compétitions internationales de planification avec une version modifiée du planificateur SHOP utilisant notre technique d'instanciation

Un modèle de composition automatique et distribuée de services web par planification

National audienceWeb services advent as an inevitable technology of the Web and its dissimination on a large scale, poses the problem of their automatic composition. Indeed, one of the most im- portant obstacle to the development of web services oriented architectures relies on the manual generation of composite services by human experts. In order to overtake this approach, we propose in this article a novel architecture for web services composition based on planning techniques. Its originality consists in its completely distributed planning model where agents reason together on their own services to achieve a shared goal defined by users and where the global shared plan built stand for a possible composition of their services.L'avènement des services web comme une technologie incontournable du web et sa dissémination à grande échelle pose dorénavant la problématique de leur composition automa- tique. En effet, l'un des verrous les plus importants au développement des architectures orien- tées services réside dans l'élaboration manuelle par un expert de services composites. Afin de répondre à cette problématique, nous proposons dans cet article une architecture originale de composition automatique de services web par des techniques de planification. Son originalité repose sur la conception d'un modèle de planification entièrement distribué dans lequel les agents raisonnent conjointement sur leurs services respectifs pour atteindre un but commun prédéfini par l'utilisateur, créant ainsi un plan global représentant une composition possible de leurs services

Interaction décisionnelle homme-robot : la planification de tâches au service de la sociabilité du robot

Cette thèse aborde la problématique du robot assistant et plus particulièrement les aspects décisionnels qui y sont liés. Un robot assistant est amené à interargir avec des hommes ce qui impose qu'il doit intègrer dans son processus décisionnel de haut-niveau les contraintes sociales inhérentes à un comportement acceptable par son(ses) partenaire(s) humain(s). Cette thèse propose une approche permettant de décrire de manière générique diverses règles sociales qui sont introduites dans le processus de planification du robot afin d'évaluer la qualité sociale des plans solutions et de ne retenir que le(s) plus approprié(s). Cette thèse décrit également l'implémentation de cette approche sous la forme d'un planificateur de tâches appelé HATP (Human Aware Task Planner en anglais). Enfin, cette thèse propose une validation de l'approche développée grâce à un scénario de simulation et à une mise en oeuvre sur un robot réel.This thesis is about assistive robot challenge et more especially about decisional issues linked to it. An assistive robot has to interact with humans which implies that it must integrate in its high-level decisional process some social constraints inherent in a behaviour acceptable by its human partner(s). This thesis proposes an approach allowing to describe, in a generic way, a set of social rules introduced in the robot planning process in order to evaluate social quality of solution plans and, thus, keep the most appropriate. This thesis also describes implementation of this approach in the form of a task planner called HATP (Human Aware Task Planner). Finally, this thesis proposes a validation of the developed approach with a simulation scenario and an implementation on a real robot

Planification multi-niveaux avec expertise humaine

La planification automatique est un domaine de recherche de l Intelligence Artificielle qui vise à calculer automatiquement une séquence d actions menant d un état initial donné à un but souhaité. Cependant, résoudre des problèmes réalistes est généralement difficile car trouver un chemin solution peut demander d explorer un nombre d états croissant exponentiellement avec le nombre de variables. Pour faire face à cette explosion combinatoire, les algorithmes performants ont recours aux heuristiques ou à des solutions hiérarchiques, décomposant le problème en sous-problèmes plus petits et plus simples. Dans une grande majorité des cas, le planificateur doit prendre en compte un certain nombre de contraintes telles que des phases d actions prédéfinies ou des protocoles. Ces contraintes aident à résoudre le problème en élaguant un grand nombre de branches de l arbre de recherche. Nous proposons alors une nouvelle méthode pour modéliser et résoudre des problèmes de planification déterministe en se basant sur une approche hiérarchique et heuristique. Nous nous sommes inspirés des formalismes de programmation structurée afin de fournir à l utilisateur un cadre de travail plus intuitif pour la modélisation des domaines de planification hiérarchique. D autre part, nous avons proposé un algorithme de planification capable d exploiter ce formalisme et composer des stratégies à différents niveaux de granularité, ce qui lui permet de planifier rapidement une stratégie globale, tout en étant en mesure de pallier aux difficultés rencontrées à plus bas niveau. Cet algorithme a fait ses preuves face au principal planificateur HTN, SHOP2, sur des problèmes de planification classique.Automated planning is a field of Artificial Intelligence which aims at automatically computing a sequence of actions that lead to some goals from a given initial state. However, solving realistic problems is challenging because finding a solution path may require to explore an exponential number of states with regard to the number of state variables. To cope with this combinatorial explosion, efficient algorithms use heuristics, which guide the search towards optimistic or approximate solutions. Remarkably, hierarchical methods iteratively decompose the planning problem into smaller and much simpler ones. In a vast majority of problems, the planner must deal with constraints, such as multiple predefined phases or protocols. Such constraints generally help solving the planning problem, because they prune lots of search paths where these constraints do not hold. In this thesis, we assume that these constraints are known and given to the planner. We thus propose a new method to model and solve a deterministic planning problem, based on a hierarchical and heuristic approach and taking advantage of these constraints. We inspired ourselves from structured programming formalisms in order to offer a more intuitive modeling framework in the domain of hierarchical planning to the user. We also proposed a planning algorithm able to exploit this formalism and build strategies at various levels of granularity, thus allowing to plan quickly a global strategy, while still being able to overcome the difficulties at lower level. This algorithm showed its performances compared with the main HTN planner, SHOP2, on classical planning problems.TOULOUSE-ISAE (315552318) / SudocSudocFranceF

Détection et résolution de conflits d'autorité dans un système homme-robot

Dans le cadre de missions réalisées conjointement par un agent artificiel et un agent humain, nous présentons un contrôleur de la dynamique de l'autorité, fondé sur un graphe de dépendances entre ressources contrôlables par les deux agents, dont l'objectif est d'adapter le comportement de l'agent artificiel ou de l'agent humain en cas de conflit d'autorité sur ces ressources. Nous définissons l'autorité relative de deux agents par rapport au contrôle d'une ressource, ainsi que la notion de conflit d'autorité : une première expérience nous montre en effet que le conflit constitue un déclencheur pertinent pour une redistribution de l'autorité entre agents. Une seconde expérience montre qu'au-delà de la modification du comportement de l'agent artificiel, il est effectivement possible d'adapter le comportement de l'opérateur humain en vue de résoudre un tel conflit

Astus, une plateforme pour créer et étudier les systèmes tutoriels intelligents « par traçage de modèle »

Cette thèse s’intéresse aux systèmes tutoriels intelligents (STI), un type d’environnement informatique pour l’apprentissage humain (EIAH) qui se distingue des autres (p. ex. les exerciseurs et les hypermédias éducatifs) en offrant un mécanisme d’évaluation plus sophistiqué. Parmi les différentes familles de STI, ce sont les STI « par traçage de modèle » (MTT) qui ont le plus fait leurs preuves. Les MTT sont critiqués, premièrement parce qu’ils évaluent l’apprenant de façon serrée (c.-à-d. qui positionne l’action de l’apprenant par rapport à une ou plusieurs méthodes pour effectuer la tâche), ce qui n’est possible que pour des tâches bien définies. Par conséquent, on leur reproche d’encourager un apprentissage superficiel. Deuxièmement, parce que les efforts de création qu’ils requièrent sont jugés prohibitifs, ce qui a mené à l’apparition d’autres familles de STI, comme les STI « par contraintes » et les STI « par traçage d’exemples » et ceux basés sur l’apprentissage automatique. Par cette thèse, nous voulons contribuer à renouveler l’intérêt pour les MTT en améliorant le rapport entre les efforts de création et l’efficacité potentielle des interventions, et en établissant plus clairement leur rôle pédagogique. Pour ce faire, nous proposons la plateforme Astus qui permet d’explorer l’espace qui existe entre les MTT créés avec les plateformes existantes, et des MTT dédiés ayant recours à des connaissances didactiques sophistiquées (p. ex. des dialogues) qui exigent des efforts de création encore plus importants. La plateforme Astus se distingue des plateformes existantes parce qu’elle génère des interventions plutôt que de recourir à des interventions prémâchées et qu’elle supporte les tâches s’effectuant dans des environnements qui ont une dimension physique. La génération des interventions dépend : d’un modèle de la tâche qui s’inscrit dans le paradigme du tuteur, c’est-à-dire qui représente une abstraction et une généralisation des instructions d’un tuteur humain; d’un modèle de l’UI qui permet des interventions riches comme une démonstration (c.-à-d. déplacements du pointeur et simulation des clics et des saisies); de langages dédiés et d’outils qui réduisent les efforts de création des auteurs; de mécanismes d’extension qui permettent d’adapter la génération en fonction d’une stratégie pédagogique particulière. Le paradigme du tuteur, parce qu’il favorise une communication transparente entre le système et l’apprenant, met en évidence les avantages et les désavantages de l’approche pédagogique des MTT, essentiellement une évaluation précise (c.-à-d. qui permet de produire des indices sur la prochaine étape et des rétroactions sur les erreurs), mais serrée. En s’inscrivant explicitement le paradigme du tuteur, entre autres en évitant de tirer profit de la nature de domaines particuliers ou de propriétés de tâches particulières pour assouplir l’évaluation, la plateforme Astus se démarque plus nettement des autres familles de STI que les autres MTT. Par conséquent, elle établit plus clairement le rôle pédagogique des MTT. Cinq expérimentations (menées par Luc Paquette) à petite échelle ont été réalisées auprès d’étudiants au baccalauréat au département d’informatique (un laboratoire pour la manipulation d’arbres binaires de recherche et un pour la conversion de nombres en virgule flottante). Ces expérimentations indiquent que les interventions générées sont efficaces. Au-delà de ces résultats, c’est le processus entourant ces expérimentations, parce qu’il est comparable au processus des chercheurs potentiellement intéressés par la plateforme Astus, qui montre que la version présentée dans cette thèse est plus qu’un prototype et qu’elle peut être utilisée à l’interne dans un contexte réel

Planification de coût optimal basée sur les CSP pondérés

For planning to come of age, plans must be judged by a measure of quality, such as the total cost of actions. This thesis describes an optimal-cost planner in the classical planning framework except that each action has a cost.We code the extraction of an optimal plan, from a planning graph with a fixed number k of levels, as a weighted constraint satisfaction problem (WCSP). The specific structure of the resulting WCSP means that a state-of-the-art exhaustive solver was able to find an optimal plan in planning graphs containing several thousand nodes.We present several methods for determining a tight bound on the number of planning-graph levels required to ensure finding a globally optimal plan. These include universal notions such as indispensable sets S of actions: every valid plan contains at least one action in S. Different types of indispensable sets can be rapidly detected by solving relaxed planning problems related to the original problem. On extensive trials on benchmark problems, the bound on the number of planning-graph levels was reduced by an average of 60% allowing us to solve many instances to optimality.Thorough experimental investigations demonstrated that using the planning graph in optimal planning is a practical possibility, although not competitive, in terms of computation time, with a recent state-of-the-art optimal planner.Un des challenges actuels de la planification est la résolution de problèmes pour lesquels on cherche à optimiser la qualité d'une solution telle que le coût d'un plan-solution. Dans cette thèse, nous développons une méthode originale pour la planification de coût optimal dans un cadre classique non temporel et avec des actions valuées.Pour cela, nous utilisons une structure de longueur fixée appelée graphe de planification. L'extraction d'une solution optimale, à partir de ce graphe, est codée comme un problème de satisfaction de contraintes pondérées (WCSP). La structure spécifique des WCSP obtenus permet aux solveurs actuels de trouver, pour une longueur donnée, une solution optimale dans un graphe de planification contenant plusieurs centaines de nœuds. Nous présentons ensuite plusieurs méthodes pour déterminer la longueur maximale des graphes de planification nécessaire pour garantir l'obtention d'une solution de coût optimal. Ces méthodes incluent plusieurs notions universelles comme par exemple la notion d'ensembles d'actions indispensables pour lesquels toutes les solutions contiennent au moins une action de l'ensemble. Les résultats expérimentaux effectués montrent que l'utilisation de ces méthodes permet une diminution de 60% en moyenne de la longueur requise pour garantir l'obtention d'une solution de coût optimal. La comparaison expérimentale avec d'autres planificateurs montre que l'utilisation du graphe de planification et des CSP pondérés pour la planification optimale est possible en pratique même si elle n'est pas compétitive, en terme de temps de calcul, avec les planificateurs optimaux récents

COORDINATION ADAPTATIVE DE SERVICES A BASE DE CONTRATS

This thesis presents an approach for the adaptation of contract-based service coordination. The approach proposes the dynamic adaptation operations: the re-invocation of a service method, the substitution of service methods and the substitution of activities. These operations allow adapting the exceptions during the execution of a coordination to guarantee its execution successfully. The main contribution of this thesis is the model of contract-based dynamic service coordination. For the adaptation of coordination, it model provides: - Concepts of classification of methods which allows o define the equivalent methods and the mappings between their interfaces (inputs, outputs) to solve its incompatibilities and, - Concept of adaptability contract which allows explicitly specifying the reactions reacting to the exceptions specified by guaranteeing QoS required.Cette thèse présente une approche pour l'adaptation d'une coordination de services à base de contrats d'adaptabilité. L'approche propose des opérations d'adaptation dynamiques: la réexécution d'un appel d'une méthode de service, la substitution de méthodes de service et la substitution d'activités. Ces opérations permettent de s'adapter aux exceptions lors de l'exécution d'une coordination et de continuer son exécution avec succès. La principale contribution de cette thèse est le modèle de coordination adaptative de services à base de contrats d'adaptabilité. Pour l'adaptation d'une coordination, ce modèle fournit : - les concepts de classification de méthodes qui permettent aux concepteurs de domaines d'application de définir les méthodes équivalentes et les mappings entre leurs entrées et sorties pour résoudre ses incompatibilités et, - la notion de contrat d'adaptabilité qui permet aux concepteurs d'application de spécifier explicitement les réactions réagissant aux exceptions spécifiées en garantissant la QoS exigée

Modèle possibiliste pour la reconnaissance d'activités habitat intelligent

Le vieillissement actuel de la population provoque un accroissement de problèmes dans les systèmes de santé, dont une pénurie de personnel médical pour les soins à domicile. Le vieillissement de la population a également pour effet d'augmenter le nombre de personnes avec troubles cognitifs. Les comportements incohérents induits par les symptômes des troubles cognitifs limitent la capacité de ces personnes à réaliser leurs activités de la vie quotidienne (AVQ). L'un des axes de recherche prometteurs de cette problématique est l'amélioration et le maintien de la qualité de vie des personnes avec troubles cognitifs dans leurs domiciles. Pour répondre à cette problématique, plusieurs laboratoires de recherche, dont le laboratoire de DOmotique et d'informatique Mobile de l'Université de Sherbrooke (DOMUS), explorent les différents moyens de soutenir, à l'intérieur d'un habitat intelligent, un occupant avec troubles cognitifs dans l'accomplissement de ses AVQ. Cette approche s'inscrit dans le récent courant de pensée issu de l'intelligence ambiante, qui fait référence à une tendance où les environnements sont enrichis avec des technologies (capteurs, effecteurs et autres dispositifs interconnectés par un réseau), dans le but de concevoir un système pouvant planifier une assistance ponctuelle aux occupants en fonction des informations recueillies et de l'historique des données accumulées. L'une des difficultés majeures inhérentes à ce contexte est la reconnaissance et la prédiction des comportements anormaux lorsque les occupants effectuent leurs AVQ à l'intérieur d'un habitat intelligent. Cette thèse vise à contribuer à l'amélioration du processus de reconnaissance de comportements d'un occupant avec troubles cognitifs. Notre proposition consiste en une approche de reconnaissance et prédiction de comportements fondée sur une formalisation des actions basée sur la théorie des possibilités, une alternative à la théorie des probabilités. Les actions sont inférées à partir de l'état actuellement observé de l'habitat intelligent obtenu grâce aux évènements envoyés par les capteurs présents dans l'appartement, lesquelles peuvent fournir une information incomplète et imparfaite. À partir de la séquence d'actions observées plausibles, l'approche proposée utilise une formalisation des activités en structure de plans d'actions pour inférer le comportement observé de l'occupant. Cette approche est en mesure de considérer les comportements erronés, où l'occupant effectue de façon erronée certaines activités tandis que d'autres peuvent être effectuées de façon cohérente, et les comportements cohérents, où l'occupant effectue une ou plusieurs activités de façon cohérente. Les hypothèses sur le comportement observé sont ensuite utilisées pour déterminer les opportunités d'assistance que l'habitat intelligent peut offrir. L'approche proposée a été implémentée et validée au sein de l'infrastructure du projet"Ambient Intelligence for Home-based Elderly Care" à l'"Institute for Infocomm Research" de Singapour et présente des résultats prometteurs pour des scénarios de cas réels effectués dans l'infrastructure. Le développement d'un habitat intelligent capable de maintenir et d'améliorer la qualité de vie des personnes avec troubles cognitifs permettrait de diminuer le fardeau des aidants naturels et professionnels, facilitant le choix des ces personnes de rester à domicile. Ce type de technologie pourrait constituer une solution viable aux problèmes des systèmes de santé associés au vieillissement de la population. De plus, ce type d'approche peut également être utilisé dans des contextes où les comportements anormaux et les situations à risque doivent être évités comme, par exemple, dans le domaine de l'aviation