Les ontologies comme support à l’interaction et à la personnalisation dans un processus décisionnel
Exploitation de la sémantique pour favoriser l’automatisation cognitive
Habilitation à Diriger les Recherches de l’université Montpellier II, spécialité informatique
Soutenue le 11 juillet 2013

Résumé

Impliqué dans un processus décisionnel, l’opérateur humain est souvent confronté à un trop grand nombre d’informations, qu’il doit analyser, synthétiser et exploiter parfois dans un contexte de crise où le facteur temps est décisif. Il est alors nécessaire d’automatiser certaines tâches à haute valeur cognitive ajoutée pour optimiser ce processus décisionnel. Les ontologies de domaine peuvent être utilisées lors de différentes phases de celui-ci.
Les travaux de recherche décrits dans ce mémoire concernent l’instrumentation de l’automatisation cognitive lors de différents traitements de l’information, en exploitant des ontologies. Ces recherches ont été menées au sein de l’équipe KID (Knowledge and Image analysis for Decision making) du centre de recherche LGI2P de l’école des mines d’Alès (EMA), de 2001 à 2013. Une première partie détaille mes différentes activités sous la forme d’un curriculum vitae étendu. La deuxième partie constitue le coeur de ce mémoire et détaille mes contributions en matière d’indexation, de recherche d’information conceptuelle et de visualisation de cartes de connaissances.
Le premier chapitre pose les définitions des ontologies, leur application en particulier pour la recherche d’information et argumente notre positionnement. Le deuxième chapitre détaille notre vision de l’indexation, des qualités que l’on peut en attendre et de la pertinence des applications qui l’utilisent. Plusieurs stratégies d’indexation sont évoquées, dont une, l’indexation par propagation, constitue notre principale contribution et la piste privilégiés de nos perspectives à court terme. Le troisième chapitre présente nos contributions en recherche d’information (RI) conceptuelle. Disposant d’un ensemble de ressources indexées à l’aide de concepts issus d’une ontologie de domaine, des techniques de requêtage performantes en termes de rappel et de précision, peuvent être mises en place. Nos travaux s’intègrent dans un processus décisionnel : il faut non seulement fournir un résultat pertinent par rapport à une requête d’un utilisateur, mais également être à même de lui justifier ce résultat. Pour cela nous avons choisi d’utiliser des opérateurs d’agrégation issus du domaine de l’aide à la décision pour déterminer la pertinence d’un document. La reformulation de requête, quant à elle, est envisagée dans ces travaux comme l’optimisation d’une fonction objectif dans un processus de RI itératif. Nos perspectives dans ce domaine concernent la RI complémentaire, où les ressources sélectionnées doivent non seulement être pertinentes par rapport à la requête, mais encore se compléter les unes les autres vis-à-vis de cette requête. La RI nécessitant des méthodes de calcul de similarité sémantique, une partie de nos contributions concerne ces mesures. Un cadre abstrait unificateur a été proposé et une librairie dédiée développée.
Pour favoriser l’automatisation cognitive, les techniques de visualisation et d’interaction jouent un rôle majeur. Le quatrième chapitre synthétise nos contributions dans le domaine, en particulier concernant les cartes de connaissances interactives, où les ontologies de domaine sont utilisées pour structurer la carte. Ainsi, la proximité physique des entités représentées tient compte de leur proximité sémantique. Différentes techniques peuvent être employées pour mettre en relief certaines caractéristiques de ces entités, différentes vues pouvant être proposées en fonction du contexte d’utilisation (indexation, navigation, recherche d’information, etc.)
Un dernier chapitre conclut ce manuscrit en synthétisant nos contributions et en présentant nos perspectives concernant les différentes thématiques abordées dans ce manuscrit. Un positionnement de ce travail par rapport à l’EMA et plus globalement au sein de l’Institut Mines-Télécom est également proposé, ainsi que mes perspectives en matière d’enseignement.

Jury

M.Jean Charlet,	Chargé de mission recherche à l’AP-HP & Inserm,	Président
Mme Nathalie Aussenac-Gilles,	Directeur de recherche, CNRS/IRIT, Univ. Paul Sabatier, Toulouse,	Rapporteur
Mme Pascale Kuntz,	Professeur, École Polytechnique de l’Univ. de Nantes,	Rapporteur
M. Guy Melançon,	Professeur, LaBRI, Univ. de Bordeaux I,	Rapporteur
Mme Marianne Huchard,	Professeur, Univ. de Montpellier II,	Examinateur
M. Gilles Kassel,	Professeur, Univ. de Picardie Jules Verne, Amiens,	Examinateur
M. Jacky Montmain,	Professeur, École des mines d’Alès,	Examinateur

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Résumé
L’utilisation des nouveaux modes de communication et le développement de l’Internet suscitent un vif intérêt dans le milieu pédagogique. Dans ce milieu particulièrement, la structure narrative des documents revêt une importance capitale dans l’optimisation du transfert d’information. Les techniques hypermédias et hypertextes traditionnelles apportent une nouvelle dimension à la lecture mais elles ne permettent pas de respecter une stratégie didactique précise lors de l’élaboration de documents. L’approche proposée introduit des modes de composition de documents structurés basés sur des ontologies.
Après avoir présenté l’état des recherches concernant les systèmes d’enseignements interactifs (SEI), la structure documentaire et les ontologies, les notions de Documents Virtuels Personnalisables (DVP), de Brique d’Information (BI) et de composition documentaire sont définies. La composition comporte quatre étapes : recherche d’information, filtrage, organisation et assemblage. L’automatisation de la composition impose que le SEI soit doté d’une connaissance du domaine et d’une connaissance didactique. Une Ontologie du Domaine et une Ontologie Pédagogique en fournissent les modèles. Les BI qui constituent un document font l’objet d’une qualification précise basée sur ces ontologies.
Une méthode de composition de documents pédagogiques adaptatifs est proposée et implémentée dans un prototype nommé Sibyl. Cette méthode est basée sur l’association des ontologies. La prédétermination des rôles pédagogiques lors de la qualification des documents affecte néanmoins la pertinence de cette approche : les rôles peuvent être fonction de l’application et du contexte dans lequel les documents sont composés. Une méthodologie est alors introduite pour attribuer automatiquement des rôles à des BI en fonction des intentions d’un utilisateur et de son contexte d’apprentissage.

Jury

Mme Violaine Prince,	Professeur, Université Montpellier II,	Présidente
Mme Cécile Roisin,	Maître de conférences, Université de Grenoble II,	Rapporteur
M. Michel Crampes,	Maître assistant, Ecole des Mines d’Alès,	Encadrant
M. Guy Gouardères,	Professeur, Université de Pau,	Rapporteur
M. Torsten Leidig,	Diplom-Informatiker, SAP, Corporate Research, Karlsruhe,	Examinateur
M. Marc Nanard,	Professeur, Conservatoire National des Arts et Métiers,	Directeur de thèse

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Dernière mise à jour : 2/09/2014