Thèse soutenue

Enseignement machine interactif avec et pour les novices
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Auteur / Autrice : Téo Sanchez
Direction : Wendy MackayBaptiste Caramiaux
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Informatique
Date : Soutenance le 20/06/2022
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire interdisciplinaire des sciences du numérique (Orsay, Essonne ; 2021-....) - Institut national de recherche en informatique et en automatique (France). Unité de recherche (Saclay, Ile-de-France) - Institut des systèmes intelligents et de robotique (Paris ; 2009-....)
référent : Faculté des sciences d'Orsay
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Informatique et sciences du numérique (2020-....)
Jury : Président / Présidente : Michèle Sebag
Examinateurs / Examinatrices : Baptiste Caramiaux, Albrecht Schmidt, Antti Oulasvirta, Ramos Gonzalo, Simone Stumpf
Rapporteurs / Rapporteuses : Albrecht Schmidt, Antti Oulasvirta, Ramos Gonzalo

Résumé

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Les algorithmes d'apprentissage machine déployés dans la société ou la technologie offrent généralement aux utilisateurs aucune prise sur la manière dont les modèles d'apprentissage sont optimisés à partir des données. Seuls les experts conçoivent, analysent et optimisent les algorithmes d'apprentissage automatique. À l'intersection de l'Interaction Humain-Machine (IHM) et de l'apprentissage machine, le domaine de l'apprentissage automatique interactif vise à intégrer l'apprentissage automatique dans des pratiques existantes. L'enseignement machine interactif (Interactive Machine Teaching), en particulier, cherche à impliquer des utilisateurs non experts en tant qu'enseignant de la machine afin de les autonomiser dans le processus de construction de modèles d'apprentissage. Ces utilisateurs pourraient profiter de la construction de modèles d'apprentissage pour traiter et automatiser des tâches sur leurs propres données, conduisant à des modèles plus robustes et moins biaisés pour des problèmes spécialisés. Cette thèse adopte une approche empirique sur l'enseignement machine interactif en se concentrant sur la façon dont les utilisateurs développent des stratégies et comprennent les systèmes d'apprentissage machine interactifs à travers l'acte d'enseigner. Cette recherche fournit deux études utilisateurs impliquant des participants en tant qu'enseignant de classificateurs d'images utilisant des réseaux de neurones artificiels appris par transfert. Ces études se concentrent sur ce que les utilisateurs comprennent du comportement du modèle ML et sur la stratégie qu'ils peuvent utiliser pour le "faire fonctionner". La seconde étude se concentre sur la compréhension et l'utilisation de deux types d'incertitude : l'incertitude aléatorique, qui traduit l'ambiguïté, et l'incertitude épistémique, qui traduit la nouveauté. Je discute de l'utilisation de l'incertitude et de l'apprentissage actif (Active Learning) comme outils pour l'enseignement machine interactif. Enfin, je présente mes collaborations artistiques et adopte une approche réflexive sur les obstacles et les opportunités de développement de l'apprentissage automatique interactif pour l'art. Je soutiens que les utilisateurs novices développent différentes stratégies d'enseignement qui peuvent évoluer en fonction des informations obtenues tout au long de l'interaction. Les stratégies d'enseignement structurent la composition des données d'entraînement et affectent la capacité des utilisateurs à comprendre et à prédire le comportement de l'algorithme. En plus de permettre aux gens de construire des modèles d'apprentissage automatique, l'enseignement machine interactif présente un intérêt pédagogique en favorisant les comportements d'investigation, renforçant les connaissances des novices en apprentissage machine.