L'évolution culturelle de la connaissance en logique épistémique dynamique

Cultural knowledge evolution in dynamic epistemic logic

• Auteur / Autrice : Line Van Den Berg
• Direction : Jérôme Euzenat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques et informatique
• Date : Soutenance le 29/10/2021
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique de Grenoble (2007-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Equipe-projet Evolution de la connaissance (Montbonnot, Isère ; 2016-....)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Genevès
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sophie Pinchinat, Sonja Smets
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Andreas Herzig, Marco Schorlemmer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Logique épistémique

Ontologies (informatique)

Mots clés libres

Logique épistémique dynamique

Ontologie alignements

L'évolution culturelle de la connaissance

Dynamic epistemic logic

Ontology alignments

Cultural knowledge evolution

Résumé

L'évolution culturelle et expérimentale de la connaissance vise à étudier les mécanismes que les agents utilisent pour faire évoluer leurs connaissances dans des environnements situés, dynamiques et ouverts : des environnements dans lesquels les agents utilisent simultanément leurs connaissances pour accomplir une tâche (conjointe) et font évoluer leurs connaissances en cas d'échec.Elle a été appliquée à l'évolution des alignements dans le jeu de réparation des alignements (ARG).Dans l'ARG, les agents jouent un jeu de communication en utilisant des alignements entre leurs ontologies et appliquent des opérateurs d'adaptation pour réparer les alignements lorsque des échecs de communication se produisent.Des expériences ont montré que, grâce à l'ARG, les agents améliorent leurs alignements et parviennent à communiquer avec succès.Ces expériences contribuent à la compréhension de la manière dont les agents font évoluer leurs connaissances : grâce à des simulations avec un grand nombre de jeux, des propriétés telles que la convergence peuvent être étudiées et établies.Cependant, ces simulations et expériences ne sont pas suffisantes pour comprendre les propriétés formelles et logiques de l'évolution culturelle de la connaissance, si, par exemple, les opérateurs d'adaptation appliqués dans ARG sont formellement corrects, complets ou redondants.Cette thèse jette un pont entre l'évolution culturelle de la connaissance et une évaluation théorique de l'évolution culturelle de la connaissance en logique.Ceci est réalisé en introduisant la Logique épistémique dynamique d'ontologies (DEOL) et en définissant une traduction fidèle de ARG en DEOL qui (a) encode les ontologies, (b) fait correspondre les ontologies et les alignements des agents aux connaissances et aux croyances, et (c) capture les opérateurs d'adaptation à travers les annonces et les mises à jour conservatrices.Avec cette traduction, nous étudions les propriétés formelles (correction, complétude et redondance) des opérateurs d'adaptation : comment ils se comparent aux mécanismes utilisés par les agents en logique pour évoluer.Nous prouvons que tous les opérateurs d'adaptation sauf un sont formellement corrects, que tous les opérateurs d'adaptation sont incomplets et que deux opérateurs d'adaptation sont partiellement redondants.Nous identifions trois différences entre les agents ARG et leur modélisation logique : (1) le raisonnement local ou global, (2) la connaissance du vocabulaire et (3) la capacité des agents à se souvenir ou à écarter des cas particuliers en faveur de connaissances générales.La prise en compte de ces différences conduit à introduire la prise de conscience pour les fonctions d'évaluation partielle basées sur DEOL et les relations faiblement réflexives, et à définir les modalités de prise de conscience et d'oubli.Ceci est utilisé pour définir une traduction alternative de ARG sous laquelle il est prouvé que les opérateurs d'adaptation sont corrects et complets pour les états ARG de deux agents, montrant ainsi que DEOL est insuffisant pour modéliser l'évolution culturelle de la connaissance.La contribution de cette thèse est double.Le jeu de réparation des alignements est modélisé et évalué en utilisant la logique, établissant les propriétés formelles des opérateurs d'adaptation.De plus, un modèle indépendant de la conscience est introduit sur lequel les modalités de prise de conscience et d'oubli sont définies.Grâce à cela, il est possible de modéliser des situations dans lesquelles les agents utilisent des vocabulaires différents et dynamiques pour représenter leurs connaissances et leurs croyances.Enfin, la conscience est utilisée pour montrer que afin de réussir dans l'ARG, les agents n'ont pas besoin d'avoir une connaissance totale des vocabulaires utilisés par les autres.Ensemble, ils ouvrent la voie à la définition d'un modèle théorique d'évolution culturelle de la connaissance.

Experimental cultural knowledge evolution aims at studying the mechanisms that agents use to evolve their knowledge in situated, dynamic and open environments: environments in which agents simultaneously use their knowledge to accomplish a (joint) task and evolve their knowledge when it fails.It has been applied to the evolution of alignments in the Alignment Repair Game (ARG).In ARG, agents play a communication game using alignments between their ontologies and apply adaptation operators to repair the alignments whenever communication failures occur.Experiments have shown that, through ARG, agents improve their alignments and reach successful communication.Such experiments contribute to understanding how agents evolve their knowledge: through simulations with large number of games, properties such as convergence can be studied and established.However, these simulations and experiments are not sufficient to understand the formal, logical properties of cultural knowledge evolution, whether for example the adaptation operators applied in ARG are formally correct, complete or redundant.This thesis bridges experimental cultural knowledge evolution with a theoretical evaluation of cultural knowledge evolution in logic.This is achieved by introducing Dynamic Epistemic Ontology Logic and defining a faithful translation of ARG in DEOL that (a) encodes the ontologies, (b) maps agents' ontologies and alignments to knowledge and beliefs, and (c) captures the adaptation operators through announcements and conservative upgrades.With this translation, the formal properties (correctness, completeness and redundancy) of the adaptation operators are investigated: how they compare to the mechanisms used by agents in logic to evolve.We prove that all but one adaptation operator are formally correct, all adaptation operators are incomplete and two adaptation operators are partially redundant.Three differences between the ARG agents and their logical modeling are identified: (1) reasoning locally or globally, (2) vocabulary awareness and (3) the ability of agents to remember or discard individual cases in favour of general knowledge.Addressing these differences leads to introduce awareness for DEOL based partial valuation functions and weakly reflexive relations, and define raising awareness and forgetting modalities.This is used to define an alternative translation of ARG under which the adaptation operators are proven to be correct and complete for ARG states of two agents, therefore showing that DEOL is insufficient to model cultural knowledge evolution.The contribution of this thesis is two-fold.The Alignment Repair Game is modeled and evaluated using logic, establishing the formal properties of the adaptation operators.Furthermore, an independent model of awareness is introduced on which raising awareness and forgetting modalities are defined.With this, it is possible to model situations in which agents use different and dynamic vocabularies to represent their knowledge and beliefs.Lastly, awareness is used to show that to be successful in ARG, agents do not need full awareness of the vocabularies used by others.Together, they pave the way for defining a theoretical model of cultural knowledge evolution.