Acquisition Interactive De La Connaissance Par Un Syst Eme .

Acquisition interactive de la connaissance par unsystème télématique dans le domaine de l’assainissementde l’eauPhilippe BeauneTo cite this version:Philippe Beaune. Acquisition interactive de la connaissance par un système télématique dansle domaine de l’assainissement de l’eau. Modélisation et simulation. Université MontpellierII - Sciences et Techniques du Languedoc, 1992. Français. NNT : 1992MON20004 . tel00838502 HAL Id: 0838502Submitted on 25 Jun 2013HAL is a multi-disciplinary open accessarchive for the deposit and dissemination of scientific research documents, whether they are published or not. The documents may come fromteaching and research institutions in France orabroad, or from public or private research centers.L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, estdestinée au dépôt et à la diffusion de documentsscientifiques de niveau recherche, publiés ou non,émanant des établissements d’enseignement et derecherche français ou étrangers, des laboratoirespublics ou privés.

A CA DEMIE DE MONTPELLIERUNI V ER.SIT E11MONTPELLIER-SCIENCES ET TECHNIQUES DU LANGUEDOC- :h prése.ntée à l'UNIVERSITE MONTPELLIER tl --SCtENCES ET TECHNIQUES OU LANGUEDOCpour obte !r le. DIP LOME DE DOCTORAT· ·.SPECIALITE :. informatique, . .,Formation Doctorale : informatique··-·.: .ACQUISITION INTER.ACTIVE. . .:DE LA CONNAISS.ANCEpar un système télématique.dans le domaine de l'assainissement de l'eau .parPHILIPPEBEAUNESoutenue le 16 janvier 1992 devant le jury composé de :M. CHEINMichel, Professeur, LIRMM, MontpellierM.RECHENMANNM. SALLANTINFrançois, Directeur de Recherche, IMAG, GrenobleJean, Directeur de Recherche, LIRMM, MontpellierRapporteurRapporteurM. QUINQUETONM. DE SAINTE MARIEM. MATHONM. GRAILLOTJoêl, Directeur de Recherche, LIRMM, MontpellierChristian, Ingénieur, 3ASJ sàrl, GrenobleAlbert, Professeur, EMSE, Saint-EtienneDidier, Maître de Recherche, EMSE, inateurPrésident

A CA DEMIE DE MONTPELLIERUNIVERSITE11MONT PEL LI ER-SCIENCES ET TECHNIQUES DU LANGUEDOC-THE SEprésentée à l'UNIVERSITE MONTPELLIER Il - SCIENCES ET TECHNIQUES DU LANGUEDOCpour obtenir le DIPLOME DE DOCTORAT, .ure.1su-nene1e nattona e .,. .SPECIALITE : informatiqueFormation Doctorale : informatiqueEco. .· . de Saint-Bnennede unne URŒLSClDEM 1ESPACE F 158. caur1elCOl.H:S r.·-·e cedex 242023 Saint-t.uennACQUISITION INTERACTIVEDE LA CONNAISSANCEpar un système télématiquedans le domaine de l'assainissement de l'eauparPIDLIPPE BEAUNESoutenue le 16 janvier 1992 devant le jury composé de :M. CHEINMichel, Professeur, LIRMM, MontpellierM.RECHENMANNM. SALLANTINFrançois, Directeur de Recherche, IMAG, GrenobleJean, Directeur de Recherche, LIRMM, MontpellierRapporteurRapporteurM. QUINQUETONM. DE SAINTE MARIEM. MATHONM. GRAILLOTJoël, Directeur de Recherche, LIRMM, MontpellierChristian, Ingénieur, 3ASI sàrl, GrenobleAlbert, Professeur, EMSE, Saint-EtienneDidier, Maître de Recherche, EMSE, nateur Examinateurl l3 l4200\ l \t l 01518006il ilil\l l\ l\ 61 1

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. 3 RemerciementsJe remercie Monsieur Michel CHEIN, Professeur au Laboratoire d'Informatique, de Robotiqueet de Microélectronique de Montpellier, Monsieur François RECHENMANN, Directeur deRecherche au laboratoire ARTEMIS-IMAGde Grenoble, et Monsieur Jean SALLANTIN,Directeur de Recherche au Laboratoire d'Informatique, de Robotique et de Microélectronique deMontpellier, d'avoir accepté de faire partie du jury et d'avoir examiné attentivement mon travail.Mes remerciements vont également à Monsieur Joël QUINQUETON, Directeur de Rechercheau Laboratoire d'Informatique, de Robotique et de Microélectronique de Montpellier, et àMonsieur Didier GRAILLOT, Maître de Recherche à l'Ecole des Mines de Saint-Etienne, quiont encadré ce long travail, l'un d'un point de vue informatique, l'autre d'un point de vueapplicatif.J'adresse une vive reconnaissance à Monsieur Albert MATHON, Professeur à l'Ecole desMines de Saint-Etienne, pour m'avoir accueilli au sein du département qu'il dirige, pour laconfiance qu'il m'a constamment témoignée, et pour avoir mis à ma disposition les nombreuxmoyens nécessaires à la réalisation de ce travail.L'accomplissement de ce travail doit aussi beaucoup à Monsieur Chritian DE SAINTE MARIE,qui a su me communiquer sa passion pour la recherche scientifique, et sa connaissance de cettejeune discipline qu'est l'Apprentissage Symbolique Automatique. En espérant que notrecollaboration puisse se poursuivre et soit encore fructueuse, je tiens à le remercier trèsvivement.Je remercie chaleureusement les membres du Département Stratégie du Développement del'Ecole des Mines de Saint-Etienne, pour leur participation de près ou de loin à ce travail, ainsique les membres du Département Informatique Appliquée de l'Ecole des Mines de Saint-Etiennequi ont toujours su répondre avec gentillesse à mes sollicitations.Je remercie tout particulièrement Serge et Annie, mes beaux-parents, qui ont lu, avec un soinextrême, ce mémoire pour y déceler les fautes de frappe et d'orthographe; ainsi que Françoise,ma femme, pour son indispensable soutien moral et pour la patience dont elle a su faire preuvedurant l'élaboration et la rédaction de ce travail.

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- 5 -tlPour mon catéchumène, c'est une révélation. Il s'est aperçu soudain quele travail géologique ne consiste nullement, comme on le croit souvent, àramasser au petit bonheur des échantillons de roches ou de fossiles, mais àinterpréter les aspects du sol, à en saisir l'architecture, à en reconstituerl'histoire. Une explication, certes, provisoire, fragmentaire, maladroite,mais lourde de promesses et principe des synthèses futures.tl(Théodore Monod -Méharées)tln est très difficile de transmettre une expérience vécue, et les chemins dela recherche de la vérité passent par l'expérience, qui peut être mortelle, del'erreur.tl(Edgar Morin - Science avec conscience)

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- 7 -SommaireSom.maire .7Liste des figures . . 13Résumé . l 5Abstract . . 1 7Introduction . 19Chapitre 1La gestion des projets d'aménagement en eau . . . 231.1 La pollution des eaux . 241.1.1 Enjeux .251.1.2 Solutions .261.2 La recherche appliquée en hydrologie . . . . 2 71.2.1 La connaissance des phénomènes physiques .281.2.2 Les outils d'aide à la décision .291.3 L'intégration des outils . 311.3.1 La simulation .311.3.1.1 Les simulateurs MISE . .311.3.1.2 Les simulateurs PROMISE . .321.3.2 La Station de Travail Intelligente . .331.3.2.1 L'opérationnalité de la Station de Travail . .341.3.2.2 L'intégration des outils existants . .361.3.2.3 Le recueil des connaissances . .371.4 Particularités de l'assainissement autonome des eaux usées . . . 391.4.1 Une préoccupation croissante . .391.4.2 Un savoir-faire dispersé .391.4.3 Une législation naissante .401.4.4 Les traces de l'expertise .411.4.5 La complexité des solutions .411.5 Conclusion . 4 2

- 8 -Chapitre 2Les outils d'acquisition de la connaissance . . . . 4 52.1 Pourquoi acquérir de la connaissance ? . 4 62.2 Le goulot d'étranglement . 4 72.3 La méthode empirique . . 4 82.4 Les méthodes analytiques . 4 92.4.1 KADS .502.4.2 KOD .522.4.3 MACAO .532.4.4 Les limites des méthodes analytiques .542.5 L'automatisation de 1'acquisition . . . . . . S 62.5.1 Un modèle simple d'apprentissage automatique .562.5.2 Classifications des systèmes d'apprentissage .582.5 .2.1 Apprentissage numérique ou symbolique .582.5.2.2 Apprentissage déductif ou inductif .592.5.2.3 Classification selon la stratégie.602.5.2.4 Classification selon le type de connaissance acquise .622.5.2.5 Apprentissage par détection de similarités ou par recherched'explications .642.5.3 L'apprentissage par détections de similarités .642.5.3.1 La connaissance sur le domaine .652.5.3.2 La prise en compte des données erronées . 682.5.3.3 lncrémentalités .692.6 Quelques algorithmes d'apprentissage . . . . . . . . . 712.6.1 L'algorithme d'élimination des candidats .722. 6.2 ID3 .732.6.3 COBWEB .742.6.4 UNIMEM .752.6.5 CHARADE .772.6.6 Les RDP .782. 6. 6.1 La notion de dépendance . 782.6.6.2 Défmitions .792.6.6.3 Représentation de la Dépendance Perçue : le RDP. 802.6.6.4 Apprentissage automatique et RDP . 812. 7 Conclusion . 81Chapitre 3Conception de la Station de Travail Intelligente de1' am.énageur en eau . . 8 53.1 La Station de Travail : un outil de communication . . . . . 863.1.1 Fonctions de la Station de Travail . 863.1.2 Les explications de la Station de Travail. . 883.1.3 Les niveaux de la connaissance experte .903.1.3.1 La connaissance de stratégie.903.1.3.2 La connaissance de surface .913.1.3.3 La connaissance statique .92

-93.1.4 Acquisition interactive de la connaissance.933.2 Conceptualisation des transferts de connaissance. . . . . . 9 43.2.1 Les Théories Semi-Empiriques (TSE) .943.2.2 L'environnement d'apprentissage de Reitz .963.3 Analyse des transferts de connaissance . . . . . . . .p 973.3.1 Le système télématique .983.3.1.1 Les interlocuteurs du système télématique .983.3.1.2 Les dialogues avec le système télématique . 1003.3.1.3 L'acquisition de la connaissance par Minitel . 1033.3.1.4 La redistribution de la connaissance par Minitel . 1033.3. 2 Le simulateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1043.3.2.1 Formalisation des dialogues avec le simulateur . 1043.3.2.2 Les perturbations . 1063.3.3 La Station de Travail . 1063.4 Architecture de la Station de Travail . . . . . . . . . . . 1 0 83.4.1 Représentation de la connaissance . 1083.4.2 Description de la Station de Travail . 1093.5 Conclusion . 111Chapitre 4Moïse : un système télématique d'acquisition interactivede la connaissance à base de RDP . 1154.1 Réalisation d'un système expert télématique . . . . . 1164.1.1 Architecture . 1164.1.2 Interface utilisateur . 1184.1.3 Exploitation des consultations . 1194.1.4 Bilan de l'expérience . 1224.2 Choix des RDP . 1234.3 Utilisation d'un RDP . . . 12 44.3.1 Représentation de la connaissance . 1254.3.1.1 Une base d'exemples pédagogique . 1264.3.1.2 Contenu du RDP . 1274.3.1.3 Lecture du RDP . 1284.3.2 Intégration d'un nouvel exemple . 1304.3.2.1 L'algorithme d'entretien incrémentai d'un RDP . 1304.3.2.2 Exemple d'intégration d'un exemple à un RDP . 1334.3.2.3 Formules atomiques et formules complexes . 1354.3.2.4 La fonction de généralisation . 1364.3.2.5 La connaissance sur le domaine . 1364.3.2.6 La prise en compte des données erronées . 1374.3.2.7 Incrémentalités . 1384.3.3 Initialisation du système . 1404.3.4 Consultation du graphe . 1414.3.4.1 Chaînage avant . 1424.3.4.2 Chaînage arrière . 1434.3.4.3 Chaînage bi-directionnel . 144