Soutenance Thèse Philippe Lemoisson - LIRMM – 15.12.2006 1
constructioncollaborativede théorie… vers une machine abstraite conversationnelle
Philippe
LEMOISSON
LIRMM -
15.12.2006
Soutenance Thèse Philippe Lemoisson - LIRMM – 15.12.2006 2
1. Formulation du problème abordé dans la thèse
2. Proposition : la machine abstraite AUSTiN
3. Mise en perspective de la proposition
Construction collaborative de théorie: vers une machine abstraite conversationnelle
1.1. un cadre pour la construction collaborative de
théorie
1.2. assister la composition automatique des
raisonnements ?
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1. Formulation du problème abordé dans la thèse
2. Proposition : la machine abstraite AUSTiN
3. Mise en perspective de la proposition
Construction collaborative de théorie: vers une machine abstraite conversationnelle
1.1. un cadre pour la construction collaborative de
théorie
1.2. assister la composition automatique des
raisonnements ?
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Climat : flux et stocks de CARBONEunités : GigaTonne (GT); GT/ansource : IPPC 1995extrait de : “L’avenir climatique” Jean-Marc Jancovici
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Biomassemarine
IndustrieSols +
Végétaux
Océanprofond
Océansurface
stocks carbone (océan surface) = 1020 GT
stocks carbone (sols + végétaux) = 2190 GT
stocks carbone (océan profond) = 30800 GT
stocks carbone (atmosphère) = 750 GT
Données
Calculs
Climat : flux et stocks de CARBONE
‘n’ fragments1 théorie ?
Atmosphère
(|)
(|)
(|)
(|)
(|) Raisonnements
Connaissances
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processus …à plusieurs
(|)
(|)
(|)
(|)
(|)
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3 mondes
c h a n g e m e n t s d’ é t a t
• événements avant leur description(Science Physique = premier niveau de description )
e x p r e s s i o n s
• schémas stables et partagés
c o m m u n i c a t i o n
• alphabets & jeux de règles finis langages formels
d é d u c t i o n
a s s o c i a t i o n si n t i m e s
• graphe connexe de neurones & synapses• individuel, changeant• re-entrée entre « structures » associativité• forte redondance adaptabilité• pas accessible de l’extérieur aucun codage
p e n s é e s é l e c t i o n n i s t e
cerveau: 10 11 neuronescortex: 3*1010 neurones; 10 15 synapses
Le « monde physique »des objets et
des instruments
Le « monde intérieur »
Le « monde du langage »
un fait
(|)
une théorie
concentrationen carbone dans
l’océan de surface ?
stocks carbone (océan surface) = 1020 GT
Atmosphère
Océanprofond
Biomassemarine
Océansurface
stocks carbone (atmosphère) = 750 GT
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(|)(|)
(|)
(|)
(|)
s o u r c e s …
() ()()
()
Gerald M. Edelman (1929 )
Charles Sanders Peirce
(1839 – 1914)
Karl Raimund Popper
(1902 – 1994)
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m o n d ei n t é r i e u r
m o n d ed u l a n g a g
e
m o n d ep h y s i q u e
existencevalidité syntaxique
fragment de théorie
événements
causalitédéduction
prédictions
(|)
jugement
dans les traces de Peirce, Edelman …
observations
penséesélectionniste
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fragments de théorie
dans les traces de Peirce, Edelman … et Popper
m o n d ed u l a n g a g
e
m o n d ep h y s i q u e
événements
causalité
observations
déduction
prédictions
(|)
(|)
fragments de théorie
penséesélectioniste
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T h é o r i e : définition semi-formelle …
1. un jeu d’expressions décrivant des observations et des prédictions, basé sur un alphabet initial fini et un ensemble fini de règles d’assemblage statique;
2. un jeu d’expressions permettant de raisonner logiquement à partir des faits, basé sur un ensemble fini de règles d’assemblage dynamique;
3. un ensemble fini de règles de composition des raisonnements.
Supposons un langage formel consistant en :
Supposons un groupe de personnes chacune dotée de son propre jugement en accord sur le langage formel constituant collectivement un ‘oracle’ capable d’arbitrer
sur la véracité ou la fausseté des expressions. (|)(|)
(|)
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…T h é o r i e : définition semi-formelle
Une théorie est un ensemble d’expressions vraies du langage formel tel que l’application composée des raisonnements aux faits produise des expressions vraies.
*1 , *2(|)
(|)
(|)
*1 les « fragments de théorie » sont des théories
*2 définition inspirée de [Shapiro, 1991] E. Shapiro, “Inductive inference of theories from facts/ Computational logic (essays in honour of Alan Robinson)”, Chap7, edited by Jean-Louis Lassez and Gordon Plotkin, The MIT Press, 1991.
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machine abstraite : intelligibilité / codification ?
théorie
prédictions
m a c h i n ea b s t r a i t e
m o n d ei n t é r i e u r
(|)
m a c h i n ep h y s i q u e
événements
causalitéobservations
déduction
m o n d ep h y s i q u e
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{prédictions} 1
{prédictions} 5
{prédictions} 4
{prédictions} 3
{prédictions} 2 (|)
(|)
(|)
(|) (|)
{observations}
1
1 5
4
32
22
compositionalité ?
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(|)
(|)
(|)
(|) (|)
{prédictions}
{observations}
1
1 5
4
32
22
compositionalité ?
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1. Formulation du problème abordé dans la thèse
2. Proposition : la machine abstraite AUSTiN
3. Mise en perspective de la proposition
Construction collaborative de théorie: vers une machine abstraite conversationnelle
1.1. un cadre pour la construction collaborative de
théorie
1.2. assister la composition automatique des
raisonnements ?
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Acceptation d’un langage conceptuel pour les observations et prédictions
Acceptation d’algorithmes à étapes pour les raisonnements
Composition globalement déterministe des raisonnements
Chaque calcul doit être une déduction formelle
Si échec à l’articulation des raisonnements, aide au diagnostic
Construction collaborative de théorie: vers une machine abstraite conversationnelle
Cahier des charges pour une machine abstraitequi compose automatiquement les raisonnements
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1. Formulation du problème abordé dans la thèse
2. Proposition : la machine abstraite AUSTiN
3. Mise en perspective de la proposition
Construction collaborative de théorie: vers une machine abstraite conversationnelle
1.1. un cadre pour la construction collaborative de
théorie
1.2. assister la composition automatique des
raisonnements ?
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(|)(|)
(|)
(|)
(|)
s o u r c e s …
() ()()
()
John McCarthy (1927 )
John Langshaw Austin
(1911 –1960)
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Composition de fragments de théorie …
rouge triangletriangle petit
rouge petit
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… à travers une conversation
objets rouges ?objets verts ?objets bleus ?
objets petits ?objets grands ?
forme taille
couleur forme
* *1 2
promessequestion
propriété ‘x’ ?
propriété ‘y’
rouge
petit
rouge triangle
assertion
triangle petit
t=1 t=2 t=3
0 0
0
0 1
1 1
0 1
1 0
t=0
0
0 1
1 1
t=2
rejected (1,1,1,2)
accepted (0,1,1,2)
(1,0)
(0,0)
(1,1)
(0,1)
accepted (1,0,1,2)
1-Sudoku: un langage simple S0
22
Sudoku
[row : CO-ORDINATE : 0 ][column : CO-ORDINATE : 1 ][accepted : VALUE : ? ][when : STATE : ? ]
question( )
[row : CO-ORDINATE : 0 ][column : CO-ORDINATE : 1 ][accepted : VALUE : 1 ] [when : STATE : 2 ]
( )assertion
[row : CO-ORDINATE : * ][column : CO-ORDINATE : * ][accepted : VALUE : * ][when : STATE : * ]
( )promesse
accepted (0,1,?,?)
t=2
0 1
1 1
intelligibilité / codification ?
23
accepted (0,1,1,2)
accepted (*,*,*,*)
AUSTiN
accepted (x,y,z,t) answerFor accepted (x,y,?,t)
rejected (0,1,0,t) answerFor rejected (?,?,?,?)
accepted (x,y,*,*) reductionOf accepted (*,*,*,*)
accepted (x,y,*,t) reductionOf accepted (x,y,*,*)
accepted (x,y,z,t) reductionOf accepted (x,y,*,*)
rejected (0,1,?,t) reductionOf rejected (*,*,?,*)
accepted (x,y,z,t) triggerFor accepted (*,*,*,*)
rejected (x,y,?,t) triggerFor rejected (*,*,?,*)
3 “actes de langage” … + 3 relations …
0 1
1 1
rejected (1,1,1,t)
accepted (0,1,1,t)
accepted (1,0,1,t)
pré-conditions de patterns
assertionquestionpromesse
24
(i): accepted (x,y,z,t) answerFor accepted (x,y,?,t)
… + déduction interne à
AUSTiN !
(ii): accepted (x,y,z,t) reductionOf accepted (x,y,*,*)
(i) (ii): accepted (x,y,*,*) potentialAnswerFor accepted (x,y,?,t)
(iii): accepted (x,y,z,t) triggerFor accepted (*,*,*,*)
(ii) (iii): accepted (x,y,*,*) potentialTriggerFor accepted (*,*,*,*)
assertionquestionpromessestarter
25
accepted (*,*,?,*)rejected (*,*,?,*)accepted (*,*,*,*)rejected (*,*,*,*)
réécritures (réductions) successives chez CELL
0
assertionquestionpromesse
26
context (x,y,t)
accepted (x,y,?,t)rejected (x,y,?,t)accepted (x,y,*,t+1)rejected (x,1-y,*,t+1)rejected (1-x,y,*,t+1)
1
(x,y)
(1-x,y)
(x,1-y)
accepted (x,y,*,t)rejected (x,y,*,t)
A={accepted(x,y,zi,t)}R={rejected(x,y,zk,t)}
si A=R=, alors: sinon: accepted (x,y,z0,t+1) rejected (x,1-y,z0,t+1) rejected (1-x,y,z0,t+1)
2
z0
Z0
Z0
2
1
context(*,*,*)
les patterns conversationnels
Q1: accepted (*,*,?,*)Q2: rejected (*,*,?,*)
accepted (*,*,*,*)rejected (*,*,*,*)
accepted (x,y,*,t+1)rejected (x,1-y,*,t+1)rejected (1-x,y,*,t+1)
27
{answers to Q1,Q2}accepted (x,y,z,t+1)rejected (1-x,y,z, t+1)rejected (x, 1-y,z, t+1)
2
Q1: accepted (x,y,?,t)Q2: rejected (x,y,?,t)
context(x,y,t)
1
assertionquestionpromesse
résolution du 1-Sudoku
cont (0,0,0) cont (0,0,1) cont (0,0,2) cont (0,1,0) cont (0,1,1) cont (0,1,2) cont (1,0,0) cont (1,0,1) cont (1,0,2) cont (1,1,0) cont (1,1,1) cont (1,1,2)
acceptd(0,0,?,0) rejected(0,0,?,0)
acceptd(0,0,?,1) rejected(0,0,?,1)
acceptd(0,0,?,2) rejected(0,0,?,2)
acceptd(0,1,?,0) rejected(0,1,?,0)
acceptd(0,1,?,1) rejected(0,1,?,1)
acceptd(0,1,?,2) rejected(0,1,?,2)
acceptd(1,0,?,0) rejected(1,0,?,0)
acceptd(1,0,?,1) rejected(1,0,?,1)
acceptd(1,0,?,2) rejected(1,0,?,2)
acceptd(1,1,?,0) rejected(1,1,?,0)
acceptd(1,1,?,1) rejected(1,1,?,1)
acceptd(1,1,?,2) rejected(1,1,?,2)
accepted(0,0,*,1) rejected(0,1,*,1) rejected(1,0,*,1)
accepted(0,0,*,2) rejected(0,1,*,2) rejected(1,0,*,2)
accepted(0,0,*,3) rejected(0,1,*,3) rejected(1,0,*,3)
accepted(0,1,*,1) rejected(0,0,*,1) rejected(1,1,*,1)
accepted(0,1,*,2) rejected(0,0,*,2) rejected(1,1,*,2)
accepted(0,1,*,3) rejected(0,0,*,3) rejected(1,1,*,3)
accepted(1,0,*,1) rejected(0,0,*,1) rejected(1,1,*,1)
accepted(1,0,*,2) rejected(0,0,*,1) rejected(1,1,*,1)
accepted(1,0,*,3) rejected(0,0,*,3) rejected(1,1,*,3)
accepted(1,1,*,1) rejected(0,1,*,1) rejected(1,0,*,1)
accepted(1,1,*,2) rejected(0,1,*,2) rejected(1,0,*,2)
accepted(1,1,*,3) rejected(0,1,*,3) rejected(1,0,*,3)
acceptd(0,0,0,1) rejected(0,1,0,1) rejected(1,0,0,1)
WAIT WAIT WAIT WAIT WAIT WAIT WAIT WAIT
ENDaccepted(0,0,*,2) rejected(0,1,*,2) rejected(1,0,*,2)
accepted(0,0,*,3) rejected(0,1,*,3) rejected(1,0,*,3)
accepted(0,1,*,2) rejected(0,0,*,2) rejected(1,1,*,2)
accepted(0,1,*,3) rejected(0,0,*,3) rejected(1,1,*,3)
accepted(1,0,*,2) rejected(0,0,*,2) rejected(1,1,*,2)
accepted(1,0,*,3) rejected(0,0,*,3) rejected(1,1,*,3)
accepted(1,1,*,2) rejected(0,1,*,2) rejected(1,0,*,2)
accepted(1,1,*,3) rejected(0,1,*,3) rejected(1,0,*,3)
acceptd(0,0,0,2) rejected(0,1,0,2) rejected(1,0,0,2)
WAITacceptd(0,1,1,2) rejected(0,0,1,2) rejected(1,1,1,2)
WAITacceptd(1,0,1,2) rejected(0,0,1,2) rejected(1,1,1,2)
WAIT WAIT
ENDaccepted(0,0,*,3) rejected(0,1,*,3) rejected(1,0,*,3)
ENDaccepted(0,1,*,3) rejected(0,0,*,3) rejected(1,1,*,3)
ENDaccepted(1,0,*,3) rejected(0,0,*,3) rejected(1,1,*,3)
accepted(1,1,*,3) rejected(0,1,*,3) rejected(1,0,*,3)
acceptd(0,0,0,3) rejected(0,1,0,3) rejected(1,0,0,3)
acceptd(0,1,1,3) rejected(0,0,1,3) rejected(1,1,1,3)
acceptd(1,0,1,3) rejected(0,0,1,3) rejected(1,1,1,3)
acceptd(1,1,0,3) rejected(0,1,0,3) rejected(1,0,0,3)
END END END END
accepted (0,0,0,0)
accepted (*,*,?,*) rejected (*,*,?,*) accepted (*,*,*,*) rejected (*,*,*,*)
END
END END END
0
0 0
0
1 1
1 1
1 11
1 1
0 0
0
0 0
0 0
1 1
1 1
1 11
1 1
0 0
0
61 2 345 6
P R O G R A M M E 1 + P R O G R A M M E 2
PROGRAMME 2
3-Sudoku / AUSTiN-Java
Sudoku « Le Monde » n° 53
PROGRAMME 1
CELL
3 81invocations
SET
3 x 27invocations
8 1 94 3
9 2 66
2 72 8 6 94 7 2
5 33 6 2 4
8 1 94 3
9 2 66
2 72 8 6 94 7 2
5 33 6 2 4
8 1 94 3 7
9 2 66
2 72 8 6 94 7 2
5 33 6 2 4
8 1 99 4 3 7 2
9 2 66
2 72 8 6 94 7 2 9
5 33 5 6 2 4
8 14 3 7 2
9 5
30
AUSTiN : 3 transitions assertionquestionpromesse
starter
triggerForanswerForreductionOf
revoke ( )
activate ( )
invoke ( or )
+ 3 tests
31
AUSTiN : concurrence des tests & transitions
inv.
act.
rev.act.
rev.
rev.
rev.
act.inv.
transition pipe
test-I
test-A
test-A
test-I
test-R
test pipe
transition
testInvoke
testActivate
testRevoke
test-A
test-R
test-I
test-Itest-I
32
propriétés formelles d’AUSTiN / 1
Théorème 1:
Soit un ensemble de patterns tel que le graphe de la
relation « potentialTriggerFor » soit sans cycles,
Alors le calcul s’achève en un nombre fini de
transitions.
33
propriétés formelles d’AUSTiN / 2
a
b
d
cThéorème 2:
Le calcul est confluent.
34
promessestarter
questionassertion
propriétés formelles d’AUSTiN / 3
composition automatique des groupes de patterns
35
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A U S T i N
inputoutput
déduction
Construction collaborative d’une théorie
penséesélectionniste
penséesélectionniste
DEADLOCK DEADLOCK
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1. Formulation du problème abordé dans la thèse
2. Proposition : la machine abstraite AUSTiN
3. Mise en perspective de la proposition
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théorie
1.2. assister la composition automatique des
raisonnements ?
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Un langage conceptuel Représentation des connaissances
?
triggerFor{ }
answerFor{ }
triggerFor{ }
{ }{ }{ }
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des graphes conceptuels …
( )f
cd
e
b
a
assertion
( )?
c?
?
?
a
question
( )*
c*
*
b
*
promesse
answerFor
reductionOf
… encapsulés dans des actes de langage
Soutenance Thèse Philippe Lemoisson - LIRMM – 15.12.2006 39
Raisonnements à étapes
AUSTiN est un « blackboard » dont le contrôle est basé sur des actes de langage
triggerFor{ }
potentialAnswersFor{ }=
answerFor{ }
potentialTriggersFor{ }=
triggerFor{ }
Soutenance Thèse Philippe Lemoisson - LIRMM – 15.12.2006 40
Composition … Déduction
Composition automatique de fragments de théories … le point de départ est un langage partagé! articulation d’un nombre fini de raisonnements à nombre fini d’étapes où chaque étape est un « réducteur » contrôle confluent sur une conversation qui se propage en avant
Aspects logiques du déroulement du calcul: « décroissance » garantie par « reductionOf » transitions pilotées par événements (triggerFor ; answerFor) second ordre (les réducteurs sont eux-mêmes réduits)
Autres principes structurants « triggerFor » : traitement CONCURRENT de tous les contextes de raisonnements « answerFor » : attente de la TOTALITE des réponses potentielles avant le passage à l’étape suivante
La trace de la conversation est un chemin logique entre le contexte initial et les nouveaux énoncés, qui articule les
raisonnements posés au début.
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AUSTiN : expérimentations potentielles
Modèles au carrefour de plusieurs expertises
Progiciels organisés en “services” autonomes
Code distribué parallélisable
inv.
act.rev.act.
rev.
rev.
rev.
act.inv.
test-I
test-Atest-A test-I
test-Rtest-A
test-I
transition test
(|)Océan
Atmosphère
(|)(|)
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Perspectives
Publier [Lemoisson, Cerri, Sallantin, 2005] P. Lemoisson, S.A. Cerri and J. Sallantin , “Conversational Interactions
Among Rational Agents”, in Towards the Learning GRID: Advances in Human Learning Services , IOS Press
2005.
[Lemoisson and Cerri, 2005] P. Lemoisson, and S.A Cerri, “Interactive Knowledge Construction in the
Collaborative Building of an Encyclopedia”, in Applied Artificial Intelligence Journal, Vol. 19, n.9-10, pp.
933-966, 2005.
Approfondir les aspects liés à la concurrence au sein du calcul
Approfondir l’examen d’AUSTiN à travers un ou des
formalisme(s) classique(s)… Pb: « assertions », « questions », « promesses », « answerFor », « triggerFor » sont
omniprésents dans le contrôle du calcul
Replacer la conversation dans un cadre plus large, moins contraignant … non-
confluent?... non monotone?
Soutenance Thèse Philippe Lemoisson - LIRMM – 15.12.2006 43
merci
Ph
oto
gra
ph
ie :
I-F
an
g L
in
Lem
ois
son
Construction collaborative de théorie: vers une machine abstraite conversationnelle