Cognitive simulation of experts' decisions ; application to maritime traffic
Simulation cognitive de la prise de décision d'experts ; application au trafic maritime.
Résumé
Multi-Agents Systems are frequently used for the simulation of interacting entities. These entities might represent expert people and thus must use high-level cognitive processes (perception, decision making, reasoning, data storage in a memory). Cognitive psychology studies those cognitive processes and proposes conceptual models of human cognition. The Naturalistic Decision Making approach and more precisely the RPD (Recognition-Primed-Decision) model how people make efficient decisions in complex situations given their past experience on a domain and the context. The objective of this thesis is to integrate in a multi-agents system –using the Agent-Group-Role paradigm– the RPD model to allow simulations of experts' behaviors. People experience is stored using a situation pattern base. A situation pattern associates prototypical situations to decisions. The decision making model generated, DBP (Decision Based on Patterns) is composed of four steps. First step, perception of the current situation, uses fuzzy sets. Those are used to translate quantitative data from the simulation to interpretable qualitative data. It is followed by a pattern matching process returning one or more prototypical situations. Then, the optimum pattern is retained by the system using agent profiles and the decision is translated in an action. DBP is validated by upgrading TRANS (Tractable Role Agent prototype for concurrent Navigation Systems) simulation platform in order to reproduce the behaviors of maritime experts. The upgrade built, CogTRANS (Cognitive TRANS) is aimed to experts' decisions on board ferries and cargos. CogTRANS simulate collision avoidance in a realistic way. It allows good prospects in terms of comprehension of maritime risks and may be to upgrade navigation training systems.
Les systèmes multi-agents (SMA) permettent à ce jour de simuler des phénomènes impliquant des entités en interactions. Ces entités peuvent représenter des experts et doivent alors utilisent des processus cognitifs de haut niveau (perception, prise de décision, raisonnement, stockage de l'information en mémoire). Depuis longtemps, la psychologie cognitive étudie ces processus cognitifs et a proposé des modèles conceptuels de la cognition humaine. L'approche « Naturalistic Decision Making » (prise de décision naturelle) et plus particulièrement RPD (Recognition-Primed-Decision), modélise la prise de décisions efficaces par des individus dans des situations complexes en fonction de leur expérience et du contexte. L'objectif de cette thèse est d'intégrer au sein d'un SMA, via l'approche Agent-Groupe-Rôle, le modèle RPD pour simuler les comportements d'experts. L'expérience des individus est stockée à l'aide d'une base de patrons. Un patron associe à une situation prototypique une décision générique. Le modèle de prise de décision qui en découle : DBP (Décision à Base de Patrons) est décomposé en quatre phases. La première ; la perception de la situation courante est basée sur des sous-ensembles flous. Ils sont employés pour transformer des données quantitatives en données qualitatives. Une phase d'appariement de la situation courante à une ou plusieurs situations prototypiques est alors lancée. Puis, le patron optimal, en fonction de critères spécifiques au profil de chaque agent, est retenu. Finalement, la décision est traduite en une action. DBP est validé par une extension du simulateur TRANS (Tractable Role Agent prototype for concurrent Navigation Systems) afin de reproduire le comportement d'experts maritimes. L'extension créée ; CogTRANS (cognitive TRANS) porte plus particulièrement sur les décisions des chefs de quart à bord de ferries et de cargos. CogTRANS permet de simuler les évitements de collisions de façon réaliste. Il offre ainsi de bonnes perspectives pour une meilleure compréhension des risques maritimes et l'amélioration d'outils pédagogiques pour l'apprentissage de la navigation.
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