Cognitive modelling of human interaction in a multiagent framework
Modélisation cognitive d'interactions humaines
dans un cadre de planification multi-agents
Résumé
This PhD thesis aims at improving the design of multi-agent systems, thanks to the study and the modelling of human capabilities of planning and interaction. It is based on a psychological experiment where human subjects had to solve a planning problem with incomplete information.
The protocols collected during the experiment has been analyzed from from the planning point of view and from the interaction point of view. Thus, a model of human planning and a model of human interaction are proposed.
The human planning model and the human interaction model are integrated homogeneously into a new agent architecture called BDIGGY. Among existing agent models, the BDI (Belief, Desire, Intention) one offers an interesting framework to design deliberative agents able to plan and interact according to their mental states. Therefore, the BDIGGY architecture is a merging of the IGGY system (a pre-existent human planning model) and the BDI architecture extended to a cooperative problem solving context.
The human interaction model included in BDIGGY is twofold :
1. it is based on the speech act theory to model the utterances, with a set of performatives (as in classical ACL) applied to beliefs and desires ;
2. it uses a discourse model, represented by timed automata, to describe the dynamics of human conversations, instead of rigid communication protocols.
The utterance level and the discourse level are synchronized by a semantics of the performatives. This semantics summarizes the pre-conditions and the post-conditions that should be verified when receiving and sending a message, according to knowledge of the agent.
In BDIGGY, the interaction, planning and knowledge are linked thanks to the BDI concept. The BDIGGY architecture is validated by comparing, with a "Turing-like" test, the experimental protocols from the psychological experiment and the protocols generated by the BDIGGY agents, during a simulation of the problem solving.
The protocols collected during the experiment has been analyzed from from the planning point of view and from the interaction point of view. Thus, a model of human planning and a model of human interaction are proposed.
The human planning model and the human interaction model are integrated homogeneously into a new agent architecture called BDIGGY. Among existing agent models, the BDI (Belief, Desire, Intention) one offers an interesting framework to design deliberative agents able to plan and interact according to their mental states. Therefore, the BDIGGY architecture is a merging of the IGGY system (a pre-existent human planning model) and the BDI architecture extended to a cooperative problem solving context.
The human interaction model included in BDIGGY is twofold :
1. it is based on the speech act theory to model the utterances, with a set of performatives (as in classical ACL) applied to beliefs and desires ;
2. it uses a discourse model, represented by timed automata, to describe the dynamics of human conversations, instead of rigid communication protocols.
The utterance level and the discourse level are synchronized by a semantics of the performatives. This semantics summarizes the pre-conditions and the post-conditions that should be verified when receiving and sending a message, according to knowledge of the agent.
In BDIGGY, the interaction, planning and knowledge are linked thanks to the BDI concept. The BDIGGY architecture is validated by comparing, with a "Turing-like" test, the experimental protocols from the psychological experiment and the protocols generated by the BDIGGY agents, during a simulation of the problem solving.
Cette thèse vise à améliorer la conception des systèmes multi-agents, par l'étude et la modélisation des capacités humaines de planification et d'interaction. Elle s'appuie sur une expérimentation psychologique durant laquelle des sujets humains avaient à résoudre un problème de planification en connaissances incomplètes.
Les protocoles collectés au cours de cette expérimentation ont été analysés du point de vue de la planification et du point de vue des interactions. Ainsi, un modèle de la planification humaine et un modèle de l'interaction humaine ont pu être conçus.
Ces deux modèles sont intégrés de façon homogène à une nouvelle architecture d'agent appelée BDIGGY. Parmi les modèles d'agents existants, le modèle BDI (Belief, Desire, Intention) offre un cadre intéressant pour la conception d'agents délibératifs capables de planifier et
d'interagir selon leurs états mentaux. Ainsi, l'architecture BDIGGY est née d'une fusion entre le système IGGY (un système pré-existant de planification humaine) et une architecture BDI étendue à la résolution coopérative de problèmes.
Le modèle de l'interaction humaine introduit dans BDIGGY est sur deux niveaux :
1. il s'appuie sur la théorie des actes de langage pour modéliser les énoncés, à l'aide d'un ensemble de performatives (comme c'est le cas dans les ACL classiques) appliquées à des états mentaux ;
2. il utilise un modèle du discours, représenté par des automates temporisés, pour décrire la dynamique des conversations humaines, en remplacement des protocoles de communication jugés trop rigides.
Les niveaux de l'énoncé et du discours sont liés par une sémantique des performatives. Cette sémantique décrit les pré-conditions et les post-conditions portant sur les états mentaux des agents, à la réception et à l'envoi de messages.
Dans BDIGGY, l'interaction, la planification et les connaissances s'entrelacent grâce auxconcepts BDI.
L'architecture BDIGGY est validée en comparant au cours d'un test "à la Turing", les protocoles expérimentaux provenant de l'expérimentation psychologique et les protocoles générés par des agents BDIGGY, durant une simulation de la résolution du problème.
Les protocoles collectés au cours de cette expérimentation ont été analysés du point de vue de la planification et du point de vue des interactions. Ainsi, un modèle de la planification humaine et un modèle de l'interaction humaine ont pu être conçus.
Ces deux modèles sont intégrés de façon homogène à une nouvelle architecture d'agent appelée BDIGGY. Parmi les modèles d'agents existants, le modèle BDI (Belief, Desire, Intention) offre un cadre intéressant pour la conception d'agents délibératifs capables de planifier et
d'interagir selon leurs états mentaux. Ainsi, l'architecture BDIGGY est née d'une fusion entre le système IGGY (un système pré-existant de planification humaine) et une architecture BDI étendue à la résolution coopérative de problèmes.
Le modèle de l'interaction humaine introduit dans BDIGGY est sur deux niveaux :
1. il s'appuie sur la théorie des actes de langage pour modéliser les énoncés, à l'aide d'un ensemble de performatives (comme c'est le cas dans les ACL classiques) appliquées à des états mentaux ;
2. il utilise un modèle du discours, représenté par des automates temporisés, pour décrire la dynamique des conversations humaines, en remplacement des protocoles de communication jugés trop rigides.
Les niveaux de l'énoncé et du discours sont liés par une sémantique des performatives. Cette sémantique décrit les pré-conditions et les post-conditions portant sur les états mentaux des agents, à la réception et à l'envoi de messages.
Dans BDIGGY, l'interaction, la planification et les connaissances s'entrelacent grâce auxconcepts BDI.
L'architecture BDIGGY est validée en comparant au cours d'un test "à la Turing", les protocoles expérimentaux provenant de l'expérimentation psychologique et les protocoles générés par des agents BDIGGY, durant une simulation de la résolution du problème.
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