Mécanismes d’apprentissage développemental et intrinsèquement motivés en intelligence artificielle : étude des mécanismes d'intégration de l'espace environnemental

Developmental and intrinsically motivated learning mechanisms in artificial intelligence : study of environmental space integration mechanisms

• Auteur / Autrice : Simon Gay
• Direction : Alain Mille, Olivier Georgeon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 15/12/2014
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale InfoMaths (Lyon ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'InfoRmatique en Images et Systèmes d'information (Ecully, Rhône ; 2003-....) - Traces, Web, Education, Adaptation, Knowledge
• Jury : Président / Présidente : Pierre de Loor
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Doncieux
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Alain Dutech, Mehdi Khamassi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Apprentissage automatique

Robotique

Perception des objets

Intelligence artificielle

Mots clés libres

Apprentissage développemental

Intelligence artificielle

Robotique autonome

Interactionnisme

Motivation intrinsèque

Affordance

Developmental learning

Artificial intelligence

Autonomous robotics

Interactionism

Intrinsic motivation

Affordance

Résumé

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet IDEAL (Implementing DevelopmentAl Learning) financé par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR). La capacité à percevoir, mémoriser et interpréter l'environnement qui nous entoure est une capacité vitale que l'on retrouve chez de nombreux êtres vivants. Cette capacité leur permet de générer des comportements adaptés à leur contexte, ou d'échapper à un prédateur sorti de leur champ de vision. L'objectif de cette thèse consiste à doter un agent artificiel de cette capacité. Nous proposons un modèle théorique permettant à un agent artificiel de générer des connaissances exploitables des éléments constituant son environnement et une structure reflétant l'espace. Ce modèle est basé sur la théorie de la contingence sensorimotrice, et implémente une forme de motivation intrinsèque. En effet, ce modèle débute avec un ensemble de structure indivisibles, appelées interactions, caractérisant les échanges entre l'agent et son environnement. L'apprentissage des connaissances est développemental et émerge de l'interaction entre l'agent et son environnement, sans qu'aucune intervention extérieure (récompense), ne soit nécessaire. Notre modèle propose des mécanismes permettant d'organiser et d'exploiter ces connaissances émergentes dans le but de générer des comportements. Nous proposons des implémentations de ce modèle pour démontrer l'émergence d'une connaissance à partir de l'interaction entre l'agent et son environnement, et les comportements qui émergent de cette connaissance

This thesis is a part of the IDEAL project (Implementing DEvelopmentAl Learning) funded by the Agence Nationale de la Recherche (ANR). The ability of perceiving, memorizing and interpreting the surrounding environment is a vital ability found in numerous living beings. This ability allows them to generate context adapted behaviors, or escaping from a predator that escape from their sensory system. The objective of this thesis consists in implementing such a capacity in artificial agents. We propose a theoretical model that allows artificial agent to generate a usable knowledge of elements that compose its environment and a structure able to characterize the structure of surrounding space. This model is based on the sensorimotor contingency theory, and implements a form of intrinsic motivation. Indeed, this model begin with a set of indivisible structures, called interactions, that characterize the interaction possibilities between the agent and its environment. The learning is developmental and emerges from the interaction that occurs between the agent and the environment, without the need of any external intervention (like reward). Our model propose a set of mechanisms that allow to organize and exploit emerging knowledge in order to generate behaviors. We propose implementations of our model to demonstrate the emerging knowledge based on agent-environment interaction, and behaviors that can emerge from this knowledge