SOUTENANCE DE THÈSE   

MERCREDI 1er OCTOBRE 2025

13h30

PK-2265  

TITRE : Développement d'un pilote synthétique fondé sur l'architecture cognitive ACT-R et opérant dans un simulateur de cockpit

Présenté par

Guy Carlos TAMKODJOU TCHIO, étudiant au doctorat en informatique cognitive 

RÉSUMÉ

Le pilotage d’un avion est une tâche complexe qui nécessite un accompagnement des pilotes par des sys-tèmes artificiels fiables. Cependant, la résolution des situations critiques qui apparaissent dans un aviondépend toujours des pilotes, qui doivent intervenir en assumant le contrôle manuel de l’appareil si celas’avère nécessaire. De plus, il est fréquent que les pilotes subissent des baisses d’attention entraînant unediminution de leur performance dans le cockpit. Face à cette dégradation de la performance des pilotes,il devient important qu’ils bénéficient d’une assistance cognitive. La qualité de l’assistance qui peut êtrefournie dépend donc de la tâche, de l’environnement de la tâche et des processus cognitifs du pilote.

Pour représenter formellement les connaissances relatives aux tâches de pilotage et à leur environnement,les ontologies offrent une solution pertinente. Le modèle de référence ontologique, issu de travaux récentsen modélisation des connaissances dans le domaine aéronautique, permet de formaliser les connaissancesprocédurales complexes associées aux procédures de pilotage. Ce modèle, structuré en deux composantescomplémentaires (une ontologie du domaine et une ontologie des tâches), permet la manipulation auto-matique des connaissances en détaillant, pour chaque tâche, les informations contextuelles nécessaires àson exécution.

Pour les besoins de notre recherche, nous avons enrichi le modèle de référence ontologique en y intégrantl’ontologie Air Traffic Management (ATM) développée par la NASA (National Aeronautics and Space Admi-nistration), afin de l’adapter aux exigences de nos simulations. L’ontologie de référence ainsi obtenue for-malise les connaissances expertes du domaine aéronautique telles qu’elles sont définies dans les standards,recommandations et bonnes pratiques du secteur.

Les architectures cognitives sont des cadres théoriques et computationnels utilisés pour modéliser et si-muler les processus cognitifs humains. En nous appuyant sur les propriétés de l’architecture cognitive re-cherchée, sur les critères de Newell et sur les désiderata de Sun permettant de définir diverses capacités,propriétés et critères d’évaluation des architectures cognitives, nous avons choisi ACT-R (Adaptive Control ofThought – Rational), qui est une architecture cognitive complète et scientifiquement fondée, ayant produitdes modèles qui ont permis de reproduire le comportement d’un agent dans un contexte de pilotage.

Notre étude a conduit au développement d’un pilote synthétique fondé sur l’architecture cognitive ACT-R, exploitant l’ontologie de référence des procédures de pilotage pour exécuter des tâches conformémentaux recommandations des experts de l’aviation, en situations normales comme anormales. Le modèle in-tègre les principales fonctions cognitives humaines, notamment la perception, la mémoire, l’apprentissageet l’action, ainsi que leurs limites. En exploitant cette connaissance experte fournie par l’ontologie et enutilisant les mécanismes d’apprentissage par renforcement et statistique propres à ACT-R, notre systèmeoffre une assistance cognitive aux pilotes humains, contribuant ainsi à l’amélioration de leur formation et àl’optimisation de leur processus de prise de décision.

Mots clés : Architecture cognitive, ACT-R, Pyactr, ontologie, ontologie du domaine, ontologie des tâches,ontologie de référence, SWRL, graphe, agent cognitif.

JURY D'ÉVALUATION

Usef, Faghihi, professeur associé au département de mathématiques et d'informatique de l’Université du Québec à Trois-Rivières (membre externe)

Daniel Lemire, professeur au département des sciences et technologies de l’Université TELUQ (membre interne)

Pierre Poirier, professeur au département de philosophie de l’Université du Québec à Montréal (membre interne et président du jury)

Roger Nkambou, UQAM, professeur au département d’informatique (direction de recherche)

Valéry Psyché, professeure au département d’éducation de l’Université TELUQ (codirection de recherche)