Interaction intelligente par coordination sans communication préalable entre des agents logiciels et des êtres humains dans le cadre de tâches complexes impliquant une criticité des situations. - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Intelligent interaction through coordination without prior communication between software agents and human beings in complex tasks involving criticality of situations.

Interaction intelligente par coordination sans communication préalable entre des agents logiciels et des êtres humains dans le cadre de tâches complexes impliquant une criticité des situations.

Résumé

This thesis contributes to the modeling of intelligent human-computer interaction, by considering a multi-agent assistance system in the context of the cooperative realization of one or more complex tasks.We address a problem concerning a coordination mechanism in a human-machine system as an interaction model between one or more human operators and one or more assistive software agents. In particular, we consider an interactive system in which a complex task involving a criticality of the situation requires a cooperation between human(s) and software agent(s). The proposed interaction model is based on game theory. Thus, each participant is modeled as a player who plays at each iteration in a dynamic way. We have characterized the human beings by their experience level and their workload level at each iteration of the game. For software agents, some expertise rules are exploited. They can make decisions according to the situation and the values of the variables involved: to cooperate or not to cooperate. For human beings, they can make any decision at a given time according to their experience and skills. The software agents must help the humans through cooperation or let them work autonomously, in favor of availability for another task. Thanks to the game payoff matrix and Nash equilibrium, each of the software agents can intervene or take care of another task, thus optimizing their interventions. This approach allows us to consider a context-sensitive system, either at the level of the user or the contexts of the interaction environment. For the case study, we developed a road traffic simulator based on a traffic model available in Netlogo, a modeling environment for multi-agent system development, using the principle of participatory simulation. The simulator allows the interaction between human beings and software agents in the context of traffic control through traffic lights. At first, we considered a single human and a single assistant agent. Then, two humans and one assistant agent were considered. Finally, a study involved two humans and two assistant agents. The analysis of the results after the execution of the simulator for the three case studies shows the interest and the feasibility of our model. These first promising results also allow us to study the efficiency of agents and humans in the collaborative realization of a complex task. Several avenues for future research are now considered.
Cette thèse contribue à la modélisation de l'interaction humain-machine intelligente, en considérant un système multi-agent d'assistance dans le cadre de la réalisation coopérative d'une ou plusieurs tâches complexes. Nous abordons une problématique portant sur un mécanisme de coordination dans un système humain-machine en tant que modèle d'interaction entre un ou plusieurs opérateurs humains et un ou plusieurs agents logiciels d'assistance. En particulier, nous considérons un système interactif dans lequel une tâche complexe impliquant une criticité de la situation nécessite une coopération entre humain(s) et agent(s) logiciel(s). Le modèle d'interaction proposé est fondé sur la théorie des jeux. Ainsi, chacun des participants est modélisé comme un joueur qui joue à chaque itération d'une manière dynamique. Nous avons caractérisé les êtres humains par leur niveau d'expérience et leur niveau de charge de travail à chaque itération du jeu. Pour les agents logiciels, certaines règles d'expertise sont exploitées. Ils peuvent prendre des décisions en fonction de la situation et des valeurs des variables mises en jeu : coopérer ou non coopérer. Pour les êtres humains, ils peuvent prendre n'importe quelle décision à un moment donné en fonction de leur expérience et de leurs habiletés. Les agents logiciels doivent aider les êtres humains via la coopération ou bien laisser ces derniers à travailler d'une manière autonome, au profit d'une disponibilité pour une autre tâche. Grâce à la matrice de jeu et l'équilibre de Nash, chacun des agents logiciels peut intervenir ou bien s'occuper d'une autre tâche en optimisant ainsi ses interventions. Cette approche nous permet de considérer ainsi un système sensible au contexte, que ce soit au niveau de l'utilisateur ou des contextes de l'environnement d'interaction. Pour l'étude de cas, nous avons développé un simulateur de trafic construit sur la base d'un modèle de trafic disponible dans Netlogo, un environnement de modélisation pour le développement de système multi-agents, utilisant le principe de la simulation participative. Le simulateur réalisé permet de faire interagir des êtres humains et des agents logiciels dans le cadre du contrôle de trafic à travers des feux de signalisations. Dans un premier temps, nous avons considéré un seul humain et un seul agent assistant. Ensuite, deux êtres humains et un agent assistant ont été considérés. Enfin, une étude a mis en jeu deux êtres humains et deux agents assistants. L'analyse des résultats à l'issue de l'exécution du simulateur pour les trois études des cas montre l'intérêt et la faisabilité de notre modèle. Ces premiers résultats prometteurs permettent aussi d'étudier l'efficacité des agents et des êtres humains dans le cadre de la réalisation collaborative d'une tâche complexe. Plusieurs pistes pour des recherches futures sont maintenant envisagées.
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Citer

Martial Razakatiana. Interaction intelligente par coordination sans communication préalable entre des agents logiciels et des êtres humains dans le cadre de tâches complexes impliquant une criticité des situations.. Informatique [cs]. Université de Fianarantsoa (Madagascar), 2021. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04498116⟩
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