ACTIVITES DE RECHERCHE
R. MANDIAU

Responsable du Theme "SYSTEMES MULTI-AGENTS"

AXES DE RECHERCHE                                                           
a) Approche BDI
b) Approche inspirée de la théorie des Jeux
c) Approche CSP distribuée
d) Modélisation d'Organisation multi-agents

APPLICATIONS
a) Processus administratifs complexes
b) Régulation de trafic de  bus
c) Modélisation et Simulation de Trafic Routier
d) comportement émergent appliqués aux piétons virtuels

Pourquoi les SMA ?
La recherche en Intelligence Artificielle proposait initialement des études sur une entité intelligente et unique. Cependant, les interactions entre plusieurs entités intelligentes sont nécessaires à la modélisation d’environnements réels. Ces interactions conduisant à une distribution des connaissances et/ou des mécanismes associés, ont mis en évidence l’intérêt d’un thème issu de l’IA, « l’Intelligence Artificielle Distribuée » (IAD), et plus précisément les « Systèmes multi-agents » (SMA). Dans ce cadre, l’objectif principal de ce thème  consiste essentiellement dans la description, la conception et/ou l’évaluation des systèmes multi-agents.

un peu d'Histoire  ....
Historiquement, le thème des systèmes multi-agents a débuté au Laboratoire (LAMIH) par la Thèse de B. Chaib-Draa (en 1990), et pour ma part, dans le cadre de mon DEA, durant l’année universitaire 87-88 (encadré par le Prof. P. Millot et B. Chaib-Draa). Apres avoir soutenu une thèse en 1993 (sous la responsabilité du Prof. P. Millot) , ce thème s’est développé et a conduit à différents travaux présentés dans le cadre de mon mémoire d’Habilitation à Diriger des Recherches en 2000, intitulé «Modélisation et évaluation d’organisations multi-agents ». J'ai été  co-responsable de ce thème de 1993 à 2000 (avec le Pr. P. Millot), et depuis 2000, j'ai la responsabilité de ce thème.

Les Membres  (à la date de Novembre 2004)
    René MANDIAU, Prof. (Thèse en 1993, HdR en 2000)
    Emmanuelle GRISLIN-LE STRUGEON, MdC (Thèse en 1995)
    Emmanuel ADAM, MdC (Thèse en 2000)

Les Doctorants
    Arnaud DONIEC
    David HANON
    Jixuan MA

Les Anciens ayant passé leur doctorat dans ce thème
CHAIB-DRAA Brahim, AGIMONT Gauthier, LAICHOUR Hakim, CHAMPION Alexis


Recherche Universitaire
a) approche BDI

Cette recherche considère que l’organisation est fixée a priori. Dans ce cadre, l’étude porte sur la modélisation d’organisation par la mise en évidence d’un raisonnement distribué, lequel est basé sur une approche BDI (« Belief-Desire-Intention »), c’est-à-dire sur des relations entre les attitudes intentionnelles des agents. Dans ce cadre, outre la mise en œuvre d’une telle logique (à base de la méthode des tableaux sémantiques), je me suis aussi attaché durant ma thèse (Sept. 93) à proposer des algorithmes permettant l’élaboration d’une planification intentionnelle.

b) approche inspirée de la théorie des Jeux
La plupart de mes travaux antérieurs ont surtout envisagé des buts communs ou compatibles. Dans un cadre général, la réalisation de tâches complexes est souvent difficile voire incompatible. Les agents sont donc obligés de négocier et de proposer des compromis. Cela pré-suppose que les agents sont non seulement autonomes (comme ce fut le cas dans les différentes études), mais aussi qu’ils sont dotés d’une notion « d’auto-intéressement ».La thèse d’Alexis Champion a contribué à ce thème (soutenue en Dec. 2003)

c) approche CSP distribuée
La modélisation des organisations multi-agents a conduit à la gestion de nombreuses informations pouvant être conflictuelles et distribuées entre les différents agents. La nécessité de conserver une cohérence informationnelle entre ceux-ci est évidemment cruciale. Dans ce cadre, une application est décrite sous formes de contraintes à relâcher afin d’obtenir une solution. Une collaboration avec S. Piechowiak (Prof.) vise ainsi à étudier l’impact des CSP Distribués (DCSP) pour des problèmes complexes, et en particulier dans la gestion d'emplois du temps.Ce travail fait l'objet de la Thèse de J. Ma.

d) Modélisation d'Organisation multi-agents
Une première approche a été de considérer différents modèles d'organisation (et de faire évoluer ces dernières de manière dynamique suivant différents critères (thèse de E. le Strugeon en 1995 et thèse de G. Agimont en 1996).

Une approche plus récente consiste à proposer une méthode basée sur des approches de Génie Logiciel, appelée MAMOSACO pour « Méthode Adaptable de MOdélisation de Systèmes Administratifs Complexes ». Son originalité est de permettre la représentation des notions de responsabilité ainsi que de coopération entre les acteurs/agents de l’organisation. Ce travail a fait l'objet du travail de thèse de E. Adam (soutenue en Sept. 2000). Depuis lors, la méthode a été généralisé et validé sur d'autres applications telles que la recherche d'informations sur le Net.

Recherche à vocation industrielle
a) Processus administratifs complexes
Cette recherche a consisté à proposer des principes d’aide à la gestion commune d’informations (le plus souvent des documents) au sein d’une organisation de type administrative. L’intérêt de cette recherche se justifie par des organisations possédant une structure pyramidale et mettant en jeu un nombre important d’acteurs qui ont des rôles différents et des degrés de responsabilité propres. Une méthode appelée MAMOSACO a été utilisé et validé pour de telles applications. Ce travail en liaison avec la société Solvay (Bruxelles) a fait l’objet de la thèse d’E. Adam (soutenue en Sept. 2000).

b) Régulation de trafic de bus
L’objectif de cette étude vise à améliorer la qualité des transports en fournissant une aide à la régulation de trafic de bus. Elle modélise l’application sous forme d’une organisation multi-agents. Pour respecter au mieux les horaires théoriques annoncés aux clients/usagers, il est nécessaire pour l'exploitant d'assurer une régulation en temps réel. Ce processus permet de compenser les incidents du réseau (se traduisant par des retards) en effectuant certaines manœuvres sur les autobus. La régulation étant complexe, elle est réalisée par un opérateur humain qui travaille essentiellement par expérience (le processus de régulation n'est pas formalisé). Afin de répondre aux besoins du régulateur et à la satisfaction des usagers, un outil d’aide a été développé.

Une approche originale de modélisation du réseau a été envisagée en considérant que tout l’environnement est constitué d’agents simples regroupés dans une organisation en fonction des flux d’informations. Ce travail a conduit à une étude similaire pour la région valenciennoise (Sté Semurval). J’ai collaboré avec le Pr. Salah Maouche (I3D, Lille 1) afin de poursuivre ce travail dans le cadre de la thèse de H. Laichour (thèse soutenue en Dec. 2002). L’originalité de la thèse réside dans la prise de décision des agents et dans la généralisation des travaux de régulation sur les deux sites étudiés (la CTPM à Montbéliard et la Semurval à Valenciennes).

c) Approche théorie des jeux appliqués aux transports routiers
Une étude en cours vise à modéliser des interactions conflictuelles sous forme d’un modèle mathématique inspiré de la théorie des jeux. Cette modélisation est appliquée à la simulation de trafic routier. La modélisation de chaque agent et de ses comportements s’avère une entreprise délicate, puisque les comportements sont différents (voire égoïstes). Des solutions dans des situations critiques (par exemple, des carrefours) ont été proposées et validées. La thèse d’Alexis Champion (soutenue en Dec. 2003) en liaison avec CS-SRILOG et l’INRETS-Arcueil (S. Espie), contribue à cette étude. Une autre thèse de A. Doniec tente de repondre plus précisément aux problèmes de deadlocks (thèse en cours depuis Sept. 2004).

d) comportement émergent appliqués aux piétons virtuels
Depuis Septembre 2002, la thèse de David Hanon consiste à proposer des outils de génération automatique de comportements autonomes des agents. Le modèle proposé est issu des travaux sur la fusion d’action généralisée. Son travail sera appliqué dans un contexte d’animation de piétons virtuels dans une ville (projet Predit sur la formation des enfants dans leurs déplacements en ville).
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TITRE DES THESES .... (cela rappelle de bons souvenirs !!)

[1]    CHAIB-DRAA Brahim (1989)
Contribution à la Résolution DIstribuée de Problème : une approche basée sur les états intentionnels, Thèse de Doctorat, Université de Valenciennes, 18 Juin 1990.

[2]    MANDIAU René (1993)
Contribution à la Modélisation des Univers multi-agents : Génération d'un plan partagé, Thèse de Doctorat, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis, Valenciennes, Février 1993.

[3]    LE STRUGEON Emmanuelle (1995)
Une méthodologie d'auto-adaptation d'un système multi-agents cognitifs. Thèse de Doctorat, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis, Valenciennes, janvier 1995.

[4]    AGIMONT Gauthier ()
Modélisation et Simulation des Organisations Mutli-agents, Thèse de Doctorat, Faculté Polytechnique de Mons, 27 Juin 1996.

[5]    ADAM Emmanuel (2000)
Modèle d’Organisation multi-agent pour l’aide au travail coopératif dans les processus d’entreprise : application aux systèmes administratifs complexes. Thèse de Doctorat, Université de Valenciennes, 28 Septembre 2000.

[6]    LAICHOUR Hakim (2002)
Modélisation multi-agent et Aide à la Décision : Application à la Régulation des Correspondances dans les Réseaux de Transport Urbain. Thèse de Doctorat, Lille 1, 20 Décembre 2002.

[7]    CHAMPION Alexis (2003)
Mécanisme de Coordination Multi-agent fondé sur des jeux : Application à la simulation comportementale de trafic routier en situation de carrefour, Thèse de Doctorat, Unversité de Valenciennes, 12 Decembre 2003.


LES THESES EN COURS DANS LE THEME ...

MA Jixuan (soutenance prévue en 2005) co-directeur : S. Piechowiak (Pr.)
    Contribution aux systèmes multi-agents basés sur les contraintes et leurs applications dans le domaine de la  
    modélisation des systèmes complexes

HANON David (début thèse Sept. 2002), co-directeur : E. Grislin-Le Strugeon (MdC)
    Génération de comportements autonomes pour l’animation de piétons virtuels.

DONIEC Arnaud (début thèse Sept. 2004), co-directeur : S. Piechowiak (Pr.)
    Modélisation des systèmes de transport terrestres en situation conflictuelle : application à la maîtrise de la régulation     de trafic sous contrainte sécuritaire