Séminaire IRIT-UT1. Université des sciences sociales de Toulouse. Cédric Buche

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1 Séminaire IRIT-UT1 Université des sciences sociales de Toulouse Cédric Buche Laboratoire d Informatique des Systèmes Complexes (LISyC) Centre Européen de Réalité Virtuelle (CERV) 12 avril 2006 Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 1 / 27

2 En quelques lignes... Activités de recherche Stage : Caméra virtuelle intelligente : Comportement adaptatif d agent : Environnement virtuel de formation Collaboration : Équipe Apprentissages, Stratégies, Attitudes, Performances (section 70 et 74) Groupes travail : MFI, EIAH, JET Animation : École d été EIAH 06 Publications : 6 articles de revues et 13 actes de conférences Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 2 / 27

3 ❶ États-Unis : janvier août 2001 Activités de recherche Élaboration d une caméra virtuelle intelligente Application au moteur de jeu Unreal Lieu : Société Atlantis Cyberspace (USA) Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 3 / 27

4 ❷ Brest : janvier juillet 2002 Activités de recherche Apprentissage par l action pour les comportements d agents autonomes Application aux cartes cognitives floues Encadrant : Pr. Jacques Tisseau Lieu : Équipe Simulation Participative et Immersive Laboratoire d Informatique Industrielle - ENIB Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 4 / 27

5 a - Comportement perceptif et émotionnel Explicative Perceptive Émotionnelle Predictive Adaptative ennemi proche + + ennemi loin + peur + fuir Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 5 / 27

6 b - Comportement prédictif Monde imaginaire : simulation Monde virtuel : réel pour le chien Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 6 / 27

7 Activités de recherche c - Comportement adaptatif 7 1 Proie Image6 Chien de Berger Mouton Modèle 1 Chien de Berger 1 1 Mouton Modèle Proie Image Paturage Paturage Ennemi proche Ennemi loin Peur Envie de Fuir Ennemi proche +1.1 Peur 0.65 Ennemi loin Envie de Fuir Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 7 / 27

8 ❸ Brest : septembre novembre 2005 Un système tutoriel intelligent et adaptatif pour l apprentissage de compétences en environnement virtuel de formation Encadrant : Pr. Jacques Tisseau Lieu : Équipe Simulation Participative et Immersive Centre Européen de Réalité Virtuelle (CERV) Mots clefs : environnement virtuel de formation, système multi-agents, système tutoriel intelligent, système de classeurs. Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 8 / 27

9 Environnement virtuel de formation Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 9 / 27

10 Acquisition de compétences Savoir Connaissances Système tutoriel intelligent (ITS) Savoir-faire Mise en situation Environnement virtuel Compétence Didactique Apprentissage Environnement virtuel + ITS Formateur Pédagogie Apprenant [Houssaye 88] Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 10 / 27

11 Système tutoriel intelligent (ITS) [Wenger 87, conférences ITS] Compétence Didactique Domaine Apprentissage Interface Apprenant Pédagogique Formateur Pédagogie Apprenant Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 11 / 27

12 Intégration des ITS dans un environnement virtuel 1 Aucune connaissance réifiée Réaliser les tâches sans danger Expliquer... Observer les conséquences des actions Adapter la situation d apprentissage Outils de formation (gel, rejeu...) Décision pédagogique EDF [Levesque 03] Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 12 / 27

13 Intégration des ITS dans un environnement virtuel 1 Aucune connaissance réifiée 2 Modèle domaine, apprenant Montrer, expliquer, valider Adapter la situation à l apprenant Quand, comment et pourquoi intervenir US Navy [Rickel et Johnson 99] Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 13 / 27

14 Intégration des ITS dans un environnement virtuel 1 Aucune connaissance réifiée 2 Modèle domaine, apprenant 3 Modèle pédagogique Représentation des connaissances liées au domaine à l apprenant à la pédagogie Spécification du modèle pédagogique dépend de l exercice Les expériences passées ne sont pas prises en compte SNCF [Lourdeaux 01] Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 14 / 27

15 Proposition Activités de recherche Modèle pédagogique Générique Adaptatif Spécification du modèle pédagogique dépend de l exercice Les expériences passées ne sont pas prises en compte Compétence Didactique Erreurs Apprentissage Domaine Environnement virtuel Interface Apprenant Formateur Pédagogique Formateur Pédagogie Apprenant Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 15 / 27

16 Démarche Activités de recherche Compétence Didactique Apprentissage 1. Environnement Informé 4. apprentissage artificiel 3. prise de décision pédagogique 2. Situation pédagogique Assistances pédagogiques Formateur Pédagogie Apprenant Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 16 / 27

17 Réification de l environnement Environnement Entités Collaboration Procédures Comment en parler? Réification Comment raisonner dessus? Informations sémantiques Environnement informé Entités : Collaboration : Procédures : Modèle VEHA Modèle MASCARET Diagramme d activités UML Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 17 / 27

18 Réification de l environnement VEHA Entité Classe : Canon à eau Opérations : arroser Pré-conditions : Vanne alimentée Propriétés : jet maximum États : fermé, ouvert Assosiations : Eau, Vanne MASCARET Organisation Rôle Action Je joue le role du "servant" dans l équipe n 1 L équipe n 1 des agents jouent les roles chef, sous chef et servant Action : arroser Camion Ressource : Canon à eau Opération : arroser Performer : Pompier UML Procédures Apres que le chef ait ordonné de prendre la lance je dois aller prendre la lance eau ou mousse Séquence Alternative Parallèlisme Contraintes Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 18 / 27

19 Plan Activités de recherche Compétence Didactique Apprentissage 1. Environnement Informé 4. apprentissage artificiel 3. prise de décision pédagogique 2. Situation pédagogique Assistances pédagogiques Formateur Pédagogie Apprenant Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 19 / 27

20 Situation pédagogique Activités de recherche caractéristiques physiologiques Modèle d interface actions effectuées / sollicitées Observer les actions de l apprenant InterfaceAgent Modèle de l apprenant LearnerAgent actions effectuées action role organisation Modèle du domaine ExpertAgent action role organisation erreur détectée Modèle des erreurs Détecter et Identifier une erreur ErrorAgent régles Modèle du formateur TeacherAgent cursus, profil, erreurs Modèle pédagogique Proposer des assistances pédagogiques PedagogicalAgent Apprenant Actions Erreurs Niveau... Tache Action précédente Action sollicitée Action(s) correcte(s) Action(s) liée(s)... Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 20 / 27

21 Plan Activités de recherche Compétence Didactique Apprentissage 1. Environnement Informé 4. apprentissage artificiel 3. prise de décision pédagogique 2. Situation pédagogique Assistances pédagogiques Formateur Pédagogie Apprenant Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 21 / 27

22 Simuler un raisonnement pédagogique Comment modéliser un raisonnement pédagogique? Spécifié par un pédagogue Règle : si... alors Structurer le raisonnement [Bruillard 97] Niveau d abstraction des données 1. Démarches pédagogiques Connaissances abstraites pédagogiques 2. Attitudes pédagogiques 3. Techniques pédagogiques Connaissances concrètes utilisant les potentialités de la réalité virtuelle [Lourdeaux 01] Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 22 / 27

23 Simuler un raisonnement pédagogique adaptatif Techniques pédago. Attitudes pédago. Démarches pédago. Active Interrogative Expositive If stratégie == 2 & dernièreerreur.type == Agencement & If. => Demander (70) If. =>Réaliser (20) dernièreerreur.classique == false & actionsuivantes.performer in.... imagemémorielle.courtterme.object3d => suggérer (50).... If. => Encourager (40).. Encourager Suggérer Expliquer If. => Rehaussement (80) If actioncorrectes.ressources in.. imagemémorielle.courtterme.object3d => Enrichissement (50).... If actionsuivantes.ressources in.... imagemémorielle.courtterme.object3d. => Simplification (40).. Rehaussement Simplification Enrichissement If niveau == novice => If niveau == novice =>..!(actioncorrectes).cacher (10) actioncorrectes.first.ressources.clignoter (20) 1. Faire clignoter la lance à incendie 2. Faire disparaître tout sauf la lance à incendie et le feu Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 23 / 27

24 Applications Activités de recherche Figure: Les environnements virtuels Gaspar et SécuRévi Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 24 / 27

25 Bilan Activités de recherche Généricité Adaptabilité Réification des 6 modèles Système de classeurs hiérarchique Deux applications SécuRévi GASPAR Évaluation Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 25 / 27

26 ❹ Articles publiés dans une revue avec comité de lecture Articles de revue Coordonnées Buche, Querrec, Chevaillier, and Kermarrec. Apports des systèmes tutoriaux intelligents et de la réalité virtuelle à l apprentissage de compétences. In Cognito Cahiers Romans de Sciences Cognitives, 2(2):51 83, Buche, Querrec, De Loor, and Chevaillier. MASCARET : A pedagogical multi-agent system for virtual environment for training. International Journal of Distance Education Technologies, 2(4):41 61, Buche, Septseault, and De Loor. Les systèmes de classeurs. Une présentation générale. Revue des Sciences et Technologies de l Information, série Techniques et Sciences Informatiques, (8-9), Octobre Buche, Septseault, and De Loor. Proposition d un modèle générique pour l implémentation d une famille de systèmes de classeurs. Revue des Sciences et Technologies de l Information, série Intelligence Artificielle, 20(1):63 88, Querrec, Buche, Maffre, and Chevaillier. Multiagents systems for virtual environment for training. application to fire-fighting. International Journal of Computers and Applications, 1(1):25 34, Tisseau, Parenthoën, Buche, and Reignier. Comportements perceptifs d acteurs virtuels autonomes. une application aux cartes cognitives floues. Revue des Sciences et Technologies de l Information, série Techniques et Sciences Informatiques, 24(10): , Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 26 / 27

27 N hésitez pas à me contacter! Activités de recherche Articles de revue Coordonnées Cédric Buche 6, rue du Dr Gestin Brest Centre Européen de Réalité Virtuelle (CERV) Technopôle Brest-Iroise 25, rue Claude Chappe BP 38 F Plouzané url : Cédric Buche Séminaire IRIT-UT1 27 / 27