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Modélisation et exploitation des connaissances pour les processus d'expertise collaborative
Get PDFLes démarches d’expertise sont aujourd’hui mises en oeuvre dans de nombreux domaines, et plus particulièrement dans le domaine industriel, pour évaluer des situations, comprendre des problèmes ou encore anticiper des risques. Placés en amont des problèmes complexes et mal définis, elles servent à la compréhension de ceux-ci et facilitent ainsi les prises de décisions. Ces démarches sont devenues tellement généralisées qu’elles ont fait l’objet d’une norme (NF X 50-110) et d’un guide de recommandation édité en 2011 (FDX 50-046). Ces démarches reposent principalement sur la formulation d’hypothèses avec un certain doute par un ou plusieurs experts. Par la suite, ces hypothèses vont progressivement être validées ou invalidées au cours des différentes phases de la démarche par rapport aux connaissances disponibles. Ainsi, les certitudes accordées aux hypothèses vont connaître une évolution au cours des dites phases et permettront d’avoir une certitude sur la compréhension d’un problème en fonction des hypothèses valides. Bien que cette approche d’étude de problèmes ait fait l’objet d’une norme, elle manque d’outils automatiques ou semi-automatiques pour assister les experts du domaine lors des différentes phases exploratoires des problèmes. De plus, cette approche quasi manuelle manque des mécanismes appropriés pour gérer les connaissances produites de manière à ce qu’elles soient compréhensibles par les humains et manipulables par les machines. Avant de proposer des solutions à ces limites de l’état actuel des processus d’expertise, une revue des études fondamentales et appliquées en logique, en représentation des connaissances pour l’expertise ou l’expérience, et en intelligence collaborative a été réalisée pour identifier les briques technologiques des solutions proposées. Une analyse de la norme NF X 50-100 a été menée pour comprendre les caractéristiques des Processus d’Expertise et comment ils peuvent être représentés formellement et utilisés comme retour d’expérience. Une étude a été menée sur des rapports d’expertise passés d’accidents d’avion pour trouver comment ils peuvent être représentés dans un format lisible par une machine, général et extensible, indépendant du domaine et partageable entre les systèmes. Cette thèse apporte les contributions suivantes à la démarche d’expertise : Une formalisation des connaissances et une méthodologie de résolution collaborative de problèmes en utilisant des hypothèses. Cette méthode est illustrée par un cas d’étude tiré d’un problème de l’industrie de production, dans lequel un produit fabriqué a été rejeté par des clients. La méthode décrit également des mécanismes d’inférence compatibles avec la représentation formelle proposée. Un raisonnement collaboratif non-monotone basé sur la programmation logique par l’ensemble et la théorie d’incertitude utilisant les fonctions de croyance. Une représentation sémantique des rapports d’expertise basée sur les ontologies. Premièrement, ces contributions ont permis une exécution formelle et systématique des Processus d’Expertise, avec une motivation centrée sur l’humain. Ensuite, elles favorisent leur utilisation pour un traitement approprié selon des propriétés essentielles telles que la traçabilité, la transparence, le raisonnement non-monotone et l’incertitude, en tenant compte du doute humain et de la connaissance limitée des experts. Enfin, ils fournissent une représentation sémantique lisible par l’homme et la machine pour les expertise réalisées
Identification des facteurs influençant l’acquisition des compétences nécessaires au travail de chien guide pour enfants non-voyants : conception d’un programme d’optimisation
Get PDFLes chiens guides d’aveugles, qui constituent aujourd’hui un enjeu d’utilité public, améliorent le quotidien des personnes atteintes de déficience visuelle ainsi que la perception du handicap. Même si ces chiens sont élevés et éduqués de manière à les préparer à leur futur travail, le taux d’échec reste très élevé, près de 40%. De manière général, les écoles de chiens guides fonctionnent globalement de la même manière au niveau international : Les chiens sont formés par des associations, et leur financement repose essentiellement sur des dons. Diminuer ou détecter au plus tôt les échecs est donc important afin d’éviter au maximum les pertes financières, un chien coutant environ 25 000 euros.
Un chien guide est remis à son bénéficiaire à l’âge d’environ 2 ans. Avant cela, une fois sevré, il est placé en famille d’accueil où il va apprendre les bases éducatives, mais la famille d’accueil va surtout avoir le rôle très important de le sociabiliser et de l’habituer à toutes sortes de stimulations. Ensuite, vers l’âge d’un an et demi, il va commencer sa formation auprès d’un éducateur canin pendant environ 6 mois. Au cours de cette période, différentes possibilités sont envisagées selon les écoles de chiens guides. Le chien peut soit rester à l’école 7 jours sur 7, soit revenir dans sa famille d’accueil pour les weekends, ou encore passer seulement la journée à l’école et rentrer tous les soirs. Dans l’école avec laquelle nous travaillons pour ce projet, la fondation Frédéric Gaillanne (L’Isle-sur-la-Sorgue, 84), les chiens sont à l’école du lundi au vendredi et retournent dans leur famille chaque weekend.
Au regard de ceci, plusieurs choses sont à souligner. Tout d’abord, le développement du jeune chiot, déterminant pour son équilibre émotionnel à l’âge adulte, est géré par les familles d’accueil. Ensuite, le chien est soumis à plusieurs transferts du lien d’attachement, et enfin, en période d’éducation, les ruptures hebdomadaires de routine et les séparations répétées avec la famille d’accueil pourraient s’avérer stressantes pour l’animal. Dans le cadre de ce projet de thèse, nous nous sommes donc penchés sur ce contexte particulier dans lequel les chiens évoluent, et nous avons formulé l’hypothèse que ce contexte pouvait influencer le bien-être des chiens et le développement de leur état émotionnel, et donc avoir un impact sur leur réussite en tant que chien guide.
Les résultats ont permis de mettre en évidence l’importance de l’habituation mise en place par la famille d’accueil, et également l’importance de la relation d’attachement instauré entre les deux parties. Ces deux paramètres pourraient en effet avoir un impact sur le développement émotionnel et le succès des chiens. Concernant l’organisation de la période d’éducation, les résultats ont démontré une bonne adaptation des chiens à la vie au chenil de l’école, ainsi qu’une facilité d’apprentissage et un bien-être plus important lorsque les chiens y restaient tout au long de cette période, en comparaison à ceux retournant dans leur famille d’accueil chaque weekend.
Ce projet apporte des pistes aux écoles afin de former des chiens plus équilibrés émotionnellement et de faire bénéficier au plus grand nombre de l’aide du chien guide. Ceci pourrait passer par la mise en place d’un contexte d’éducation plus adapté, un renforcement du suivi en famille d’accueil, ou encore par une professionnalisation de la socialisation des chiots
Simulation of shock-tube experiments using a well-characterised gas separation
No full textShock induced mixing experiments have been conducted in a 130x130mm2 shock tube at ISAESUPAERO using an original device for initial gas separation: the Micro Rotating Shutter System (MR2S). The latter is composed of 13 thin plates rotating by 90 degrees around their central axis [1,2]. Before rotation, they separate the driven section (filled with air) from the visualization chamber (filled with helium). Their rotation opens the driven section and imposes the shape of the interface depending on the opening duration. Numerical simulations of this configuration are conducted with the Triclade code, starting from experimentally measured fields on which small perturbations are superimposed to promote the three-dimensionalization
of the mixing zone and its subsequent transition to turbulence
Dependency Graphs to Boost the Verification of SysML Models
No full textModel-Based Systems Engineering has often been associated with the Systems Modeling Language. Several SysML tools offer formal verification capabilities, and therefore enable early detection of design errors in the life cycle of systems. Model-checking is a common formal verification approach used to assess the satisfiability of properties. Thus, a SysML model and a property can be injected into a model-checker returning a true/false result. A drawback of this approach is that the entire SysML model is used for the verification, even if the property targets a sub-system of the model. In this paper, it is suggested to rely on dependency graphs to avoid applying model checking to the entire system when only a subset of the latter needs to be taken into account. We formalize SysML models and properties, then we present new algorithms to generate and reduce dependency graphs, so as to perform verification on reduced models. A case study on Time-Sensitive Networking is used to demonstrate the efficiency and limits of this approach. The algorithms described in the paper are fully implemented by the free software TTool. Our method enables an improvement in run time between 3\% and 90\% depending on the state space to be traversed to verify the property
Running Large-Scale and Hybrid Real-Time Aircraft Simulations in an HLA Framework
No full textAircraft systems and associated technologies have been constantly evolving over the years with an increasing number of components and actors interacting together in a global chain. Given this ever-growing complexity, the use of simulation in the design and validation phases of emerging systems is essential and allows to significantly accelerate some prototyping phases, especially in cross-domain concepts. This article describes analysis and experiments done at ISAE-SUPAERO for running large scale and hybrid real-time simulations for aircraft using the HLA standard (High Level Architecture)
Explicit structure-preserving discretization of port-Hamiltonian systems with mixed boundary control
Get PDFIn this contribution, port-Hamiltonian systems with non-homogeneous mixed boundary conditions are discretized in a structure-preserving fashion by means of the Partitioned FEM. This means that the power balance and the port-Hamiltonian structure of the continuous equations
is preserved at the discrete level. The general construction relies on a weak imposition of the boundary conditions by means of the Hellinger-Reissner variational principle, as recently proposed in [Thoma et al., 2021]. The case of linear hyperbolic wave-like systems, including the elastodynamic problem and the Maxwell equations in 3D, is then illustrated in detail. A numerical example is worked out on the case of the wave equation
Operability projection of major aircraft components during early aircraft design
Get PDFAircraft operational performance is a key factor to achieve airline profitability and meet passenger expectations. It is determined by the ‘operability’ of major aircraft components along with the operational context in which the aircraft operates. Operability is the ability of a system to meet its operational requirements in terms of reliability, availability and costs. This paper proposes a approach to take into account the type of technology employed in a major aircraft component to perform operability projections. An operability model is developed using Bayesian networks that helps project the influence of different input parameters on the operational performance of the major aircraft components. An approach combining engineering and in-service data is used to instantiate the different parameters and train the Bayesian network model. The trained model can be used by system designers to perform operability projections of different design solutions through Bayesian inference and make trade-off studies from an operability point of view. Clustering of the data using unsupervised learning is also addressed in this paper to identify the best combinations of input parameters that can produce the desirable operational performance
POMDP-based adaptive interaction through physiological computing
Get PDFIn this study, a formal framework aiming to drive the interaction between a human operator and a team of unmanned aerial vehicles (UAVs) is experimentally tested. The goal is to enhance human performance by controlling the interaction between agents based on an online monitoring of the operator’s mental workload (MW) and performance. The proposed solution uses MW estimation via a classifier applied to cardiac features. The classifier output is introduced as a human MW state observation in a Partially Observable Markov Decision Process (POMDP) which models the human-system interaction dynamics, and aims to control the interaction to optimize the human agent’s performance. Based on the current belief state about the operator’s MW and performance, along with the mission phase, the POMDP policy solution controls which task should be suggested -or not- to the operator, assuming the UAVs are capable of supporting the human agent. The framework was evaluated using an experiment in which 13 participants performed 2 search and rescue missions (with/without adaptation) with varying workload levels. In accordance with the literature, when the adaptive approach was used, the participants felt significantly less MW, physical and temporal demands, frustration, and effort, and their flying score was also significantly improved. These findings demonstrate how such a POMDP-based adaptive interaction control can improve performance while reducing operator workload
On the turbulent boundary layer over a flat plate at moderate Reynolds numbers
Get PDFTwo separate experimental campaigns of a spatially developing turbulent boundary layer under approximately zero-pressure-gradient at
moderate Reynolds numbers (1700 < Reh < 3400) are conducted with stereoscopic Particle Image Velocimetry (PIV) and one component
Hot Wire Anemometry. This range of Reynolds numbers is found to be of particular interest for turbulent boundary layer control
investigations. The motivations behind this work rely on the lack of recent studies that provide a rigorous experimental database on a flat
plate turbulent boundary layer, openly available online. This is critical as, in most of the cases, the modification of the statistics resulting
from turbulent boundary layer control strategies are compared with a smooth baseline reference. The statistics of the velocity fields, obtained
with the two techniques, show a good match with the direct numerical simulation in literature results. We focused on the skin friction
evaluation by means of Clauser’s chart technique. The near wall turbulence activity and the associated coherent structures are investigated by
means of the Variable Interval Time Averaging technique using the hot wire signal. The influence of the acquisition and algorithm
parameters as well as the effect of the Reynolds number are reported. The logarithmic and outer structures are investigated by applying the
Uniform Momentum Zones technique to the PIV dataset. The hierarchical distribution of the uniform momentum zones as a function of the
wall distance as well as their variation with the Reynolds number confirm the validity of the attached eddy model even at the moderate
Reynolds numbers of the current investigation
Design of a CMOS image sensor pixel with embedded polysilicon nano-grating for near-infrared imaging enhancement
Get PDFComplementary metal–oxide semiconductor (CMOS) image sensor sensitivity in the near-infrared spectrum is limited by the absorption length in silicon. To deal with that limitation, we evaluate the implementation of a polysilicon nano-grating inside a pixel, at the transistor gate level of a 90 nm standard CMOS process, through opto-electrical simulations. The studied pixel structure involves a polysilicon nano-grating, designed with the fabrication layer of the transistor gate, which does not require any modifications in the process flow. The diffraction effect of the nano-grating increases the length of the light path in the photosensitive area and thus increases the photoelectric conversion efficiency. The nano-grating is integrated in combination with deep trench isolations to reduce cross talk between pixels. Coupled optical and electrical simulations report 33% external quantum efficiency improvement and 7% cross talk reduction at 850 nm