Soutenance de thèse: Paul-Henri MARTELLONI (13 DECEMBRE 2021)

Centre: UMR SPE

Projet: SISU

Discipline et Mention: Informatique

Titre de la thèse: Modélisation et simulation des systèmes complexes spatialisés. Utilisation de Systèmes Multi-Agents et Multi-composant pour la gestion des pêcheries

 

Résumé vulgarisé:

 

L'équipe de recherche informatique de notre université travaille en modélisation et en simulation afin d'étudier les systèmes naturels complexes. Dans ce travail, nous nous sommes fixés comme objectif d'utiliser la simulation informatique comme éprouvette virtuelle afin de concevoir un outil d'aide à la décision dans un contexte pluridisciplinaire.

L'enjeu central de notre travail est de proposer un modèle exécutable suffisamment adaptable pour permettre l'aide à la décision et de l'utiliser dans le cas de la modélisation d'une pêcherie. Nous proposons d'appliquer nos travaux à la gestion des stocks de poissons en Corse.

Ceci nous a conduits à suivre la démarche suivante : la première étape est la représentation du système complexe. Pour cela nous avons cherché un cadre  pour représenter des éléments hiérarchiques capables d’interactions et d'autonomie de décision. Les systèmes multi-agents se prêtent très bien à la représentation de systèmes complexes bio-économiques.

Ensuite, la question de la robustesse de l’approche s’est posée. Pour cela nous nous sommes rapprochés de la théorie de la modélisation et de la simulation (TM\&S) proposée par B.P. Zeigler.  Nous l‘associons notamment avec les systèmes multi-agents afin de bénéficier de son expressivité et de sa faculté à décrire simplement des entités (les agents), leurs interactions mutuelles, ainsi que l'environnement dans lequel elles évoluent. Enfin, pour respecter un cadre formel, nous utilisons la description proposée R. Franceschini et déjà développé dans notre équipe. En effet, cette description offre une analogie intéressante entre un Système Multi-Agents (SMA) et la théorie de la modélisation et de la simulation. Nous y retrouvons une description de l'agent à partir d'un élément qui modélise sa représentation physique dans un environnement, ainsi qu'à partir d'un autre élément qui est le lieu des prises de décision.

Ceci nous a amené à nous pencher sur la problématique de la prise de décision. Pour cela, nous proposons une approche mettant des briques à disposition du modélisateur. Une brique d'apprentissage par renforcement permettant aux agents de compléter leurs connaissances dans une situation donnée. Une brique d’optimisation permettant d’affiner les décisions des agents. Chacune de ces briques pouvant etre améliorée ou complétées par la suite

Nous complétons cette description par un premier exemple didactique avant d’appliquer notre approche à deux exemples de modélisation d’un système de pêcherie basé sur 50 ans de données. Un premier exemple est un modèle permettant simuler des scénarios avec quotas.Le second exemple sur la même base avec en plus la prise en compte de l'espace et des migrations possibles des population de poissons entre les zones de pêche. Toutefois, ces deux modèles, n'ont pour objectif que de valider notre approche. En effet, si grâce à ces deux exemples, nous obtenons des résultats cohérents nous permettant de valider leur comportement, ces modèles sont purement théoriques et ne représentent pas suffisamment bien la réalité du système pour pouvoir être utilisés en l'état pour aider à la gestion des ressources halieutiques.

Les perspectives que nous envisageons par la suite sont d’une part l’intégration de nouvelles méthodes d’apprentissage et de décision, d‘autre part de développer un modèle de pêcherie plus représentatif de la réalité ou encore d’utiliser notre approche pour traiter d’autres cas d’études.

 

Mots clefs : DEVS ; modélisation et simulation ; système multi-agents ; aide à la décision.

 

Riassuntu vulgarizatu:

 

A squatra di recerca infurmatica di a nostra università studia, aduprendu mudelli è finzione, i sistemi naturali cumplessi. Ind’issu travagliu, ci semu dati u scopu d’aduprà a finzione infurmatica da mette in anda un arnese virtuale chì possa aiutà à piglià dicisione, fendu di modu ch’ellu possa esse, issu arnese, à ghjuvore in parechje discipline di studiu.

U fine maestru saria di prupone una finzione eseguibile è adattevule abbastanza da ch’ella possa porghje aiutu à a dicisione, trattendusi in lu casu prisente, di pesca. A pruposta nostra saria di vede, tramite issu mudellu, cum’elle si pudariantu guvarnà e riserve di i pesci in Corsica.

U nostru prucidì fù quessu : ind’una prima tappa ci tuccava à raprisintà u sistema cumplessu. Par ciò, ricaccià una inquatratura duv’elli cumpariscenu, in la sò ghjiracchia propia, l’elementi capaci di ghjucà frà elli in autonomia di modu à inghjinnà dicisione. I sistemi d’aghjenti parechji si prestanu binissimu à a raprisintazione di insemi bio-ecunumichi cumplessi.

Ghjuntu quì, u nostru mudellu, tuccava à puntillallu tioricamente. Par ciò, ricorsimu à a tiuria di a mudelisazione è a simulazione (TM/§S) di B.P. Zeigler, in associu cù i sistemi multi-aghjenti di modu à mette à prufittu a so messa in risaltu dì l’aghjenti, di cum’elli ghjocanu frà elli è di l’embiu duv’elle si svoglienu iss’azzione. Par altru, una sintesi furmale, a truvemu in la discrizzione di R. Franceschini chì a nostra squatra ci si era, da u principiu, arrimbata. Casca, d’infatti, chì issa discrizzione s’inciarta binissimu cù u sistema multi-aghjenti (SMA) è a TM/§S) detti più sopra. Ci ritruvemu a discrizzione di l’aghjente modelizatu à parte si da un elementu da duv’ellu cumparisce fisicamente ind’un embiu è anzi tutu ritruvemu a leia cù un antru elementu chì, fatta fine, e dicisione e piglia ellu.

Si capisce chì u sboccu ch’elle sianu e prublematiche di a dicisione. A nostra pruposta hè quella di « i mattoni » (insemi logiciali chjiamati in franchese : « briques »). Un « mattone d’ottimisazione » par ch’elle vaganu pigliate à bella megliu e dicisione di l’aghjenti, un « mattone d’amparera » par rinfurzisce è cumpiisce i so sapè in tale o tale situazione pricisa. Ognunu d’issi mattoni, si capisce, issendu sempre, chjamati à migliuranza.

Ind’una prima tappa, affullaremu a nostra discrizzione à un paragone didatticu. In sicondu locu si trattarà di dui paragoni di mudilisazione d’un sistemu di pesca arrimbatu à 50 anni di dati. In lu prima, si tratta d’un mudellu chì mette in ballu scenarii cù i so quotà. In lu sicondu paragone ci entrenu, in soprapiù, u spaziu è e migrazione pussibule di e pupulazione di pesci da una zona di pesca à l’altra. Sogna à fà casu chì issi dui mudelli ghjovanu solu da valificà a nostra apprupinchera. D’infatti, puru ch’elli ne sianu i risultati cuerenti è propii da studià i purtamenti ussirvati, si tratta solu di mudelli tiorichi chì ùn ispechjanu micca abbastanza a cumplessità di u sistemu veru : tali è quali, ùn bastanu ancu da aiutà à gistisce u sistemu alieuticu.

U prughjettu nostru par l’avvene ecculu : par una, acquistà metudi novi d’amparera è di dicisione è par un antra sviluppà un mudellu di pesca, arrimbatu à i dati vechji, ma più vicinu assai da a situazione ughjinca. Par compie, ci pare ch’ella pudaria esse à ghjuvore, a nostra apprupinchera, par piglià in contu tanti altri duminii di studiu.

 

Parolle maestre : DEVS, modelisazione è finzione, sistemu multi-aghjenti, aiutu à a dicisione.

 

La soutenance aura lieu le lundi 13 décembre à 13h, salle 401, FST, campus Grimaldi

 

En savoir plus:  Résumé scientifique