Dialogue graphique intelligent, fondé sur une ontologie, pour une prothèse de mémoire

Smart graphical dialogue, based on an ontology, for a memory prosthesis

• Auteur / Autrice : Fatma Ghorbel
• Direction : Elisabeth Métais, Nebrasse Ellouze
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 10/07/2018
• Etablissement(s) : Paris, CNAM en cotutelle avec Université de Sfax (Tunisie). Faculté des Sciences économiques et de gestion
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'études et de recherche en informatique et communications (Paris) - Multimedia, InfoRmation Systems and Advanced Computing Laboratory (Sfax, Tunisie)
• Jury : Président / Présidente : Kamel Barkaoui
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Didier Nakache, Max Silberztein
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Farid Meziane, Rafik Bouaziz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interfaces utilisateur (informatique)

Ontologies (informatique)

Thérapeutique non médicamenteuse

Alzheimer, Maladie d'

Mots clés libres

Prothèse de mémoire

Accessibilité aux malades d'Alzheimer

Visualisation d’ontologies

Imperfection des données

Crédibilité des données

Intervalles temporels imprécis pour les données liées

Memory prosthesis

Accessibility for Alzheimer’s disease patients

Ontology visualization

Data imperfection

Data believability

Imprecise time interval for linked data

Résumé

Dans le cadre de cette thèse, nous proposons une prothèse de mémoire « intelligente », appelée CAPTAIN MEMO, destinée aux malades d’Alzheimer, pour pallier leurs problèmes mnésiques. Cette prothèse est basée sur l’ontologie temporelle, floue et multilingue appelée MemoFuzzyOnto.Cette prothèse offre des interfaces accessibles à cette classe particulière d’utilisateurs. Nous proposons, pour mettre en œuvre ces interfaces, une méthodologie de conception appelée InterfaceToAlz pour concevoir des interfaces accessibles aux malades d’Alzheimer, et qui offre un guide de 146 bonnes pratiques ergonomiques. De plus, nous proposons un outil de visualisation d’ontologies appelé Memo Graph qui génère un graphe dont la visualisation et la manipulation sont accessibles aux malades d’Alzheimer. Cette proposition est motivée par le fait que CAPTAIN MEMO a besoin de générer et d’éditer le graphe de la famille et de l’entourage du patient, à partir de l’ontologie MemoFuzzyOnto qui structure sa base de connaissances. Memo Graph est fondé sur notre guide de bonnes pratiques ergonomiques et notre approche, appelée Incremental Key-Instances Extraction and Visualisation, qui permet une extraction et une visualisation incrémentale du résumé des assertions ABox de l’ontologie. Il supporte également la visualisation des données ouvertes liées (Linked Data) et le passage à l’échelle. Par ailleurs, nous proposons, dans le cadre de cette thèse, une typologie de l’imperfection des données saisies (principalement due à la discordance mnésique provoquée par la maladie), et une méthodologie pour permettre à CAPTAIN MEMO d’être tolérante à la saisie des données fausses. Nous proposons un modèle d’évaluation de la crédibilité et une approche, nommée Data Believability Estimation for Applications to Alzheimer Patients, permettant d’estimer qualitativement et quantitativement la crédibilité de chaque donnée saisie. Enfin, pour que CAPTAIN MEMO soit tolérante à la saisie des intervalles temporels imprécis nous proposons deux approches : l’une basée sur un environnement précis et l’autre basée sur un environnement flou. Dans chacune des deux approches, nous étendons l’approche 4D-fluents pour représenter les intervalles temporels imprécis et les relations temporelles qualitatives, puis nous étendons l’algèbre d’Allen pour prendre en compte les intervalles imprécis dans le cadre de notre ontologie MemoFuzzyOnto. Nos contributions sont implémentées et évaluées. Nous avons évalué l’accessibilité de ses interfaces utilisateurs, le service de CAPTAIN MEMO qui a pour but de stimuler la mémoire du patient, notre approche pour l’estimation quantitative de la crédibilité des données saisies ainsi que la visualisation du graphe générée à l’aide de Memo Graph. Nous avons également évalué la performance de Memo Graph et son utilisabilité par des experts du domaine.

In the context of this thesis, we propose a “smart” memory prosthesis, called CAPTAIN MEMO, to help Alzheimer’s disease patients to palliate mnesic problems. It is based on a temporal, fuzzy and multilingual ontology named MemoFuzzyOnto. It provides accessible user interfaces to this demographic. To design these interfaces, we propose a methodology named InterfaceToAlz which serves as an information base for guiding and evaluating the design of user interfaces for Alzheimer’s disease patients. It identifies 146 design guidelines.Besides, we propose an ontology visualization tool called Memo Graph which offers an accessible and understandable visualization to Alzheimer’s disease patients. In fact, in the context of CAPTAIN MEMO, there is a need to generate the patient entourage/family tree from its personal data structured according to MemoFuzzyOnto. Memo Graph is based on our design guidelines and our approach, named Incremental Key-Instances Extraction and Visualisation, to extract and visualize descriptive instance summarizations from a given ontology and generate “summary instance graphs” from the most important data. It supports Linked Data visualization and scaling.Furthermore, we propose a typology of the imperfection of the data entered (mainly due to the memory discordance caused by this disease), and a methodology to allow false data entry. We propose a believability model and an approach called Data Believability Estimation for Applications to Alzheimer Patients to estimate qualitatively and quantitatively the believability of each data entered. Finally, CAPTAIN MEMO allows imprecise time intervals entry. We propose two approaches: a crisp-based approach and a fuzzy-based approach. The first one uses only crisp standards and tools and is modeled in OWL 2. The second approach is based on fuzzy sets theory and fuzzy tools and is modeled in Fuzzy-OWL 2. For the two approaches, we extend the 4D-fluents model to represent imprecise time intervals and qualitative interval relations. Then, we extend the Allen’s interval algebra to compare imprecise time interval in the context of MemoFuzzyOnto. Our contributions are implemented and evaluated. We evaluated the service of CAPTAIN MEMO which has the aim to stimulate the patient’s memory, the accessibility of its user interfaces, the efficiency of our approach to estimate quantitatively the believability of each data entered and the visualization generated with Memo Graph. We also evaluated Memo Graph with domain expert users.