Système de planification en mixed-initiative pour l'assistance à la gestion des systèmes informatisés complexes

Mixed-initiative planning system to assist the management of complex IT systems

• Auteur / Autrice : Abdeldjalil Ramoul
• Direction : Sylvie Pesty, Damien Pellier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 28/11/2018
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique de Grenoble
• Jury : Président / Présidente : Rachid Alami
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvie Pesty
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Amal El Fallah Seghrouchni, Samir Aknine

Mots clés

Mots clés contrôlés

Planification -- Informatique

Interaction multimodale

Robotique

Mots clés libres

Plannification automatique

Planification HTN

Planification en mixed-Initiative

Systèmes informatisés complexes

Automated planning

HTN planning

Mixed-Initiative planning

Complex IT systems

Résumé

Le concept de systèmes informatisés complexes rassemble tous les systèmes constitués d’un grand nombre de composantes inter-connectées et gérées par ordinateur. La configuration et la gestion de ces systèmes passe par une multitude de tâches critiques à leur bon fonctionnement et leur évolution. La problématique de la mise en place et la maîtrise des procédures de gestion et de configuration de tels systèmes devient un point critique au vu de la complexité croissante et du besoin d’évolution de ces derniers. L’objectif de cette thèse est de répondre à cette problématique, à travers le développement d’un outil de planification en mixed-initiative pour la co-génération automatique d’actions de gestion et de configuration, indépendamment du domaine d’application. Dans cette perspective, nous développons « Grounded Totally Ordered Hierarchical Planner » (GTOHP), un planificateur automatique hiérarchique, en « Hierarchical Task Network » (HTN), qui présente des performances élevées nécessaires à une interaction en mixed-initiative. Pour cela nous proposons un algorithme d’instanciation et de simplification des problèmes de planification HTN qui réduit de manière très significative leur complexité et améliore de ce fait les performances des algorithmes de planification. Nous proposons aussi une extension au langage de définition des domaines de planification automatique PDDL afin de modéliser les connaissances des experts du domaine d’application sous forme de méthodes de décomposition des tâches qui serviront à guider l’algorithme de planification HTN. Ensuite, nous intégrons au planificateur GTOHP des mécanismes de récolte de statistiques et d’in- formations sur les résultats des tests réalisés lors de la recherche de plans et nous l’intégrons dans le système « Mixed-Initiative Planner » (MIP) qui fournit plusieurs fonctionnalités d’interaction en mixed-initiative. Nous démontrons les performances élevées du planificateur GTOHP et les apports de l’algorithme d’instanciation et de simplification en le comparant à un planificateur HTN de l’état de l’art à travers une série d’expérimentations sur des domaines de planification issues de la compé- tition internationale de planification automatique. Enfin, nous proposons des critères d’évaluation pour les systèmes en mixed-initiative qui servent de base à la discussion du système MIP.

The concept of complex IT systems includes all systems consisting of a large number of inter-connected and computer-managed components. The configuration and management of these systems involves a multitude of tasks that are critical to their proper functioning and their evolution. The problem of defining procedures for managing and configuring such systems becomes very critical in view of their increasing complexity and their rapid evolution. The aim of this thesis is to develop a mixed-initiative planning tool for the automatic co-generation of a set of management and configuration actions, regardless of the application domain. In this perspective, we develop GTOHP, a hierarchical automatic planner, with HTN, that present the high performance needed for a mixed-initiative interaction. We propose an algorithm for the instantiation and the simplification of HTN planning problems, which significantly reduces their complexity and improves the performance of the planning algorithms. We also propose an extension to the « Planning Domain Definition Language » (PDDL) in order to modelize the knowledge of domain experts in the form of tasks decomposition methods that will be used to guide the HTN planning algorithm. Then, we integrate some mechanisms to GTOHP for collecting statistics and information about the tests results carried out during the plans search and integrate them into the MIP which provides several features of mixed-initiative interaction. We demonstrate the high performance of the GTOHP planner and the contributions of the instantiation and simplification algorithm, by comparing them to a state-of-the-art HTN planner through a series of experiments on planning domains from the international planning competitions. Finally, we propose a panel of evaluation criteria of mixed-initiative systems that serve as a basis for the discussion about the performances and contributions of the MIP system.