Qu'est-ce que la planification?

Robot

La planification permet de décider quoi faire (décomposition des buts), comment le faire (allocation des ressources) et quand le faire (ordonnancement). Les êtres humains ne planifient que dans des situations particulières (par exemple la planification d'un voyage ou d'un itinéraire dans une nouvelle ville) ou dans les tâches ayant une complexité combinatoire ou cognitive (par exemple l'assemblage d'un appareil). Pour les systèmes d'intelligence artificielle (par exemple les robots ou les jeux vidéo), la planification est un processus fondamental de la prise de décision dans des situations complexes. Un robot a besoin de planifier même dans un environnement avec lequel il est familier parce qu'il ne possède pas la capacité humaine de comportements réflexes intelligents. En robotique et dans les autres systèmes automatisés, des opérations très simples pouvant apparaître réactives pour les humains doivent souvent être implémentées par des processus explicites de délibération et par des comportements dirigés par les buts, étroitement liés aux processus de planification. C'est donc l'une des raisons pour lesquelles la planification demeure un problème fondamental de recherche en intelligence artificielle tandis qu'il ne s'agit pour les humains que d'une capacité cognitive utile uniquement pour résoudre des tâches complexes. D'un point de vue purement algorithmique, plusieurs problèmes de planification sont aussi abordés en recherche opérationnelle et en contrôle automatique.

Quels types de problèmes étudions-nous?

Oopsmp2

Nous développons des algorithmes de planification de trajectoires permettant aux robots mobiles de se déplacer de façon autonome tout en évitant des obstacles. Les algorithmes de planification de chemins que nous développons s'appliquent aussi au calcul de trajectoires sans collision pour les bras robots articulés. Par exemple, nous avons conçu un simulateur d'entraînement intelligent pour les astronautes utilisant le bras robotique Canadarm2.

Nous développons des algorithmes de planification de tâches applicables à plusieurs problématiques afin de calculer une séquence optimale d'actions ou un ensemble optimal de règles réactives pour atteindre un objectif donné. En robotique mobile, ces algorithmes sont utilisés pour automatiser les processus de prise de décision des robots en leur permettant de déterminer la séquence d'actions nécessaire à l'atteinte du but donné dans une certaine situation. Par exemple, un robot devant réparer un appareil utiliserait typiquement un planificateur pour décomposer la tâche de réparation en sous-tâches élémentaires, chacune étant accomplie par une séquence d'actions.

Dans plusieurs applications, l'exécution de plans peut échouer à cause de l'incertitude dans les données recueillies par les capteurs, des limitations intrinsèques aux actionneurs, des événements imprévisibles dans l'environnement ou d'une modélisation imprécise des actions ou de l'environnement utilisée dans le processus de planification. Nous étudions et développons des algorithmes d'exécution et de surveillance des plans pour détecter les défaillances et en récupérer.

Plan

La planification ne concerne pas uniquement la prise automatique de décisions; elle peut aussi assister des utilisateurs à prendre des décisions complexes quant à quelles actions entreprendre, à quel moment et avec quelles ressources, étant donnés certaines contraintes et optionnellement des critères d'optimisation. Dans un tel contexte d'aide à la décision, un algorithme de planification est utilisé par un système-conseil pour recommander aux utilisateurs quelles actions effectuer ou pour s'assurer qu'ils exécutent les tâches de façon appropriée. Nous étudions de telles approches de planification à initiative mixte et leurs applications pour les systèmes d'aide à la décision.

Nous étudions aussi des algorithmes de reconnaissance de plan, qui sont des algorithmes servant à reconnaître le plan, le but ou l'intention d'un agent en observant ses actions ou les effets de ses actions. Être capable de reconnaître les plans, les intentions et les activités est un aspect clé de l'intelligence humaine et joue un rôle important dans plusieurs applications, de l'évaluation de menaces au contrôle de groupes de robots collaboratifs. Nous travaillons présentement sur un projet de reconnaissance de plan dans deux contextes différents mais exposant les mêmes problématiques fontamentales: l'évaluation de la menace dans la guerre navale et la reconnaissance des stratégies des adversaires dans un jeu vidéo.

Starcraft

Nous nous intéressons présentement au développement d'un banc d'essai pour des algorithmes intégrés de prise de décision et de reconnaissance de plan dans des domaines avec des adversaires comme les jeux de stratégie en temps réel. Nous avons implémenté un agent intelligent qui a participé à la compétition AIIDE 2011 StarCraft AI. Pour plus d'informations, veuillez consulter la page du projet SPAR.

La planification ne concerne-t-elle que les robots?

Roman Tutor

La plupart de nos recherches en planification ont jusqu'à maintenant été appliquées à la robotique, mais il ne s'agit bien sûr pas que du seul domaine d'application. En 2008, nous avons démarré un projet visant à appliquer la reconnaissance de plans à l'évaluation des menaces dans la guerre navale.

De plus, de nombreuses applications concernent la planification logistique, notamment la planification de missions spatiales. Dans le domaine militaire, il existe un large spectre de problèmes de planification, de la défense antimissile à la planification de tactiques, en passant par la planification logistique. La planification n'a pas encore été appliquée aux jeux vidéo (sauf peut-être pour la planification de trajectoires), mais il semble qu'il y ait là du potentiel.

Nous demeurons ouverts aux opportunités de collaborer avec l'industrie pour appliquer des concepts et des techniques de planification et de reconnaissance de plans.

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