Modèles bayésiens et sélection de modèles de perception pour les systèmes sensori-moteurs

voir basilic : http://emotion.inrialpes.fr/bibemotion/2006/Gil06/ school: UJFCe stage s'inscrit dans le domaine de la modlisation de la perception pour les systmes sensori-moteurs. Ce domaine est central la robotique. Dans ce cadre, la programmation baysienne des robots est un formalisme mathmatique qui a t largement appliqu en robotique. Plus gnralement, en intelligence artificielle, une question centrale consiste dterminer s'il s'agit galement d'un bon outil pour modliser le raisonnement rationnel, humain ou animal. Nous nous intressons plus spcifiquement la faon dont les informations sur l'environnement provenant de capteurs diffrents peuvent tre mlanges. Pour rpondre cette question, le modle dominant, en robotique probabiliste, est la fusion capteur. Ce modle de fusion capteur robotique permet-il l'criture d'algorithmes de fusion d'informations dcrivant convenablement le principe de fusion d'informations sensorielles chez l'humain ? De nombreux travaux ont dj abord cette question. Nous proposons de complmenter ces travaux par une application de la modlisation baysienne aux cas de fusions visuo-acoustique dans une tche de perception des voyelles. Nous proposons plusieurs modles baysiens de la perception audiovisuelle des voyelles. Les modles utilisent tous le schma de fusion capteur robotique, mais diffrent sur la nature de l'espace interne dans lequel s'opre la fusion. De plus, une fois les modles raliss, nous les comparons aux donnes exprimentales dans des cas de congruence audiovisuelle, et dans des cas de conflits audiovisuels. Grce la modlisation baysienne, nous ralisons ainsi une slection de modles, c'est dire que nous comparons les modles de faon quantitative. Cette dmarche est originale dans le domaine, o la plupart des travaux prcdents se contentent de dfinir un modle unique. Notre travail ouvre de nombreuses pistes de recherches thoriques, notamment sur les algorithmes de slection de modles portant sur des espaces diffrents

Incremental learning of Bayesian sensorimotor models: from low-level behaviours to large-scale structure of the environment

International audienceThis paper concerns the incremental learning of hierarchies of representations of space in artificial or natural cognitive systems. We propose a mathematical formalism for defining space representations (Bayesian Maps) and modelling their interaction in hierarchies of representations (sensorimotor interaction operator). We illustrate our formalism with a robotic experiment. Starting from a model based on the proximity to obstacles, we learn a new one related to the direction of the light source. It provides new behaviours, like phototaxis and photophobia. We then combine these two maps so as to identify parts of the environment where the way the two modalities interact is recognisable. This classification is a basis for learning a higher level of abstraction map that describes the large-scale structure of the environment. In the final model, the perception–action cycle is modelled by a hierarchy of sensorimotor models of increasing time and space scales, which provide navigation strategies of increasing complexities

Bayesian Action-Perception loop modeling: Application to trajectory generation and recognition using internal motor simulation

International audienceThis paper is about modeling perception-action loops and, more precisely, the study of the influence of motor knowledge during perception tasks. We use the Bayesian Action-Perception (BAP) model, which deals with the sensorimotor loop involved in reading and writing cursive isolated letters and includes an internal simulation of movement loop. By using this probabilistic model we simulate letter recognition, both with and without internal motor simulation. Comparison of their performance yields an experimental prediction, which we set forth

L'estimation kinesthésique des distances : études comportementales et analyse probabiliste

National audienceThe purpose of the present paper is to review studies examining the estimation of distances on the basis of kinesthetic cues. In this kind of task, blindfolded participant explores a path (target distance) with one arm-hand system and reproduces later its distance with the same arm-hand system. The analysis of data shows the estimations depend on three types of factor : 1) the geometrical cues ; 2) the force cues ; and 3) the cognitive factors. Moreover, the analysis about the different variables used by researchers to measure the performance shows that the different types of errors - constant, absolute and variable errors- have been processed either conjointly or independently. By casting these error measures in the probabilistic modeling framework, we show that none of these is inherently more adequate than the others; they differ in the underlying, implicit hypotheses they assume. Discussing the relevance of these error measures thus amounts to discussing the validity of these hypotheses, which fortunately, could be assessed experimentally.Cette revue critique concerne les processus psychologiques par lesquels nous estimons des distances en utilisant les indices kinesthésiques en l'absence d'informations visuelles. Le paradigme expérimental utilisé par les chercheurs consiste à demander à des sujets (sous occlusion visuelle momentanée) d'explorer avec le système bras-main une distance cible et puis de la reproduire avec la même main. L'analyse des données de la littérature scientifique montre que l'estimation kinesthésique des distances dépend de trois types de facteurs : 1) les indices géométriques, 2) les indices de force et 3) les facteurs cognitifs. De plus, l'analyse des mesures utilisées par les chercheurs pour quantifier cette estimation révèle que les différents types de mesure -l'erreur constante, l'erreur variable et l'erreur absolue- sont traités soit conjointement soit indépendamment. En replaçant ces mesures dans le cadre d'une analyse probabiliste, il apparaît qu'aucune de ces dernières n'est intrinsèquement meilleure que les autres. En réalité, elles font des hypothèses implicites différentes. Discuter de la pertinence de ces mesures d'erreurs revient donc à discuter de la validité de ces hypothèses sous-jacentes, ce qui, heureusement, peut être examiné expérimentalement

Bayesian Action–Perception Computational Model: Interaction of Production and Recognition of Cursive Letters

In this paper, we study the collaboration of perception and action representations involved in cursive letter recognition and production. We propose a mathematical formulation for the whole perception–action loop, based on probabilistic modeling and Bayesian inference, which we call the Bayesian Action–Perception (BAP) model. Being a model of both perception and action processes, the purpose of this model is to study the interaction of these processes. More precisely, the model includes a feedback loop from motor production, which implements an internal simulation of movement. Motor knowledge can therefore be involved during perception tasks. In this paper, we formally define the BAP model and show how it solves the following six varied cognitive tasks using Bayesian inference: i) letter recognition (purely sensory), ii) writer recognition, iii) letter production (with different effectors), iv) copying of trajectories, v) copying of letters, and vi) letter recognition (with internal simulation of movements). We present computer simulations of each of these cognitive tasks, and discuss experimental predictions and theoretical developments

Modélisation Bayésienne d'une boucle perception-action : application à la lecture et à l'écriture

How can the motor system influence perception ? How can the same movements be performed with different effectors ? In order to examine these questions, which are relevant in cognitive sciences, we studied the sensorimotor system involved in tasks of reading and writing isolated handwritten cursive letters. Our contribution is a formal model of this sensorimotor loop, that takes into account experimental findings as well as state-of-the-art theories. Our main hypothesis is the existence of an internal encoding of letters that is common to both perception and action. This encoding is assumed to be independent of the space of the effectors' joints. It acts as a pivot between perception and action models, and is made of sequences of geometrically salient control point. These are extracted from trajectories of handwritten letters and allow to recover part of the kinematic information. The formalism we used in this work is called Bayesian Programming. It allows to represent and manipulate incomplete and uncertain information using probabilities ; models are defined by specifying joint probability distributions. Given the joint probability distribution, the model can solve several cognitive tasks. Each of these corresponds to a probabilistic question that is automatically solved by Bayesian inference : reading, reading with an internal simulation of the writing gesture, trace copy and letter copy, writer recognition, writing using different effectors. We have implemented and simulated each of these probabilistic inferences. Our results reproduce observations from psychophysics experiments. Our model also suggests new experimental protocols, which we defined.Comment notre système moteur peut-il influencer notre perception ? Quels sont les mécanismes qui permettent de réaliser un même mouvement avec différents effecteurs ? Afin d'apporter des éléments de réponse à ces deux questions issues des sciences cognitives, nous avons étudié un système sensori-moteur: celui mis en oeuvre pour les tâches de lecture et écriture de lettres cursives isolées. Notre contribution est un modèle formel de cette boucle sensori-motrice, qui tient compte des observations et théories issues de la littérature. L'hypothèse centrale est qu'il existe un codage interne des lettres commun à la perception et à l'action, et, de plus, indépendant de l'effecteur. Ce codage, pivot entre la perception et l'action, consiste en des séquences de points de contrôle, géométriquement remarquables, identifiables à partir de la trace des lettres, et permettant de récupérer une partie de l'information cinématique. Le formalisme utilisé est celui de la programmation bayésienne. La définition d'un programme bayésien se fait par l'écriture d'une distribution de probabilité conjointe. Connaissant cette probabilité conjointe, le modèle est capable de résoudre plusieurs tâches cognitives. Chacune de ces tâches correspond à une question probabiliste qui est résolue automatiquement par inférence bayésienne : la lecture, la lecture en simulant le geste d'écriture, la copie de traces, la reconnaissance du scripteur, l'écriture avec différents effecteurs. Nous avons simulé informatiquement chacune de ces inférences et comparé leurs résultats aux observations issues des expériences de psychophysique. Le modèle permet d'effectuer des prédictions et ainsi de suggérer de nouveaux protocoles expérimentaux

Coordination gérontologique et maladie d'Alzheimer (état des lieux sur le pays d'Auray et étude qualitative auprès des médecins généralistes)

Les perspectives épidémiologiques de la maladie d'Alzheimer en font un enjeu de santé publique qui interroge l'organisation des soins. Les politiques de santé dans ce domaine se fondent sur le concept de la coordination gérontologique. Celle-ci est présentée comme déterminante dans l'efficience de la prise en charge des personnes âgées, le médecin généraliste y aurait une place centrale. Comment est-elle mise en œuvre à l'échelon local et comment ce dernier se situe-t-il dans cette coordination? Nous avons réalisé un diagnostic territorial de l'offre quant à la prise en charge du patient atteint de la maladie d'Alzheimer sur le pays d'Auray (Morbihan) confronté au profil démographique de la population et à ses besoins potentiels. CE travail a été complété par une étude qualitative par entretiens individuels semi-dirigés auprès de onze médecins généralistes, visant à explorer leurs pratiques et leurs opinions sur leur rôle de coordination et mettant en exergue leurs difficultés et leurs attentes. Ainsi, malgré une offre variée, des insuffisances quantitatives existent et persisteront dans les années à venir. La coordination gérontologique s'effectue de façon locale et informelle et l'idée que les médecins généralistes en soient le pivot n'est pas partagée par tous. Agissant de façon pragmatique avec les moyens mis à leur disposition, cette prise en charge leur semble surtout conditionnée par la présence d'un aidant naturel. A l'avenir, le protagoniste devrait être le case-manager ou gestionnaire de cas, le médecin généraliste en sera l'un des principaux interlocuteurs.The epidemiological prospects of the Alzheimer disease have made it an issue of public health that wonders about the organization of medical cares. Health policies in this field are based on the concept of gerontological coordination. It is described as crucial in the efficiency of the treatment for elderly people. The general practitioner would have a major place in it. How is this treatment carried out at local level and how is this latter to this coordination? We have drawn up a territorial diagnosis of the offer concerning the treatment for the patient suffering from the Alzheimer disease. It focuses on the Auray area (in Morbihan) and it has been made through the demographic outline of the population and its potential needs. This work has been completed with a qualitative study made of semi-directed and individual interviews to eleven general practitioners. Its aim is to know more about their practices and their thoughts about their coordinating role and to underline their difficulties and expectations. Then, in spite of a varied offer, quantitative shortages matter ad will remain in the next few years. The gerontological coordination is executed in a local and informal way and the idea that the general practitioners should be the key figure is not shared by everyone. Acting in a pragmatic way using the available means, they consider that this treatment especially depends on the presence of a natural helper. In the future, the protagonist would be the case manager and the general practitioner would be one of the main talkers.RENNES1-BU Santé (352382103) / SudocSudocFranceF