Recherche
Ma recherche actuelle porte sur les techniques d'enseignement : enseignement assisté et à distance, aide à la création de cours modernes et attrayants pour les étudiants.
Auparavant, j'avais abordé des sujets plus théoriques : génération de plans en robotique, reconnaissance automatique de la parole continue, puis complexité des algorithmes. Les deux premiers de ces thèmes avaient en commun l'utilisation du langage Prolog, qui permet de représenter des corpus de connaissances sous forme déclarative.
Mon engagement dans l'enseignement dans quelques universités étrangères m'a amené à changer de thème de recherche.
Génération de plans
Dans un univers donné, un robot doit pouvoir agir sur son environnement, afin d'atteindre un but donné.
L'environnement est représenté par des prédicats, décrivant ses divers éléments et les relations qu'il y a entre eux. Le robot et ses possibilités d'action sont aussi représentés par des clauses de logique. Enfin, le but à atteindre décrit une partie de la situation finale, qui doit être vérifiée dans l'instance atteinte par le robot.
La difficulté des problèmes de cette catégorie tient dans l'explosion combinatoire : l'arbre de recherche des solutions peut être très important. Aussi, la méthode choisie procédait par conditions nécessaires, afin de contraindre le plus possible cet arbre de recherche, en éliminant à chaque étape le plus grand nombre possible de branches.
Le langage Prolog était parfaitement adapté à ce type de recherche, en donnant un cadre clair pour la représentation des différentes étapes de résolution du problème.
Reconnaissance automatique de la parole continue
La reconnaissance de la parole a été abordée sous deux angles très différents : le premier consiste à représenter toutes les particularités du langage sous forme de connaissances précises, dont on peut discuter ; la seconde, plus pragmatique, étant orientée vers une application rapide, basée sur une analyse statistique du langage, mais n'apportant aucune information à caractère scientifique.
Le signal de parole est extrêmement complexe, et code d'innombrables connaissances de nature diverse : phonétique, phonologique, lexicale, grammaticale, sémantique, pragamatique... La première analyse à faire consiste à segmenter le signal, pour isoler les différents phonèmes. Cette première approche est assez robuste, et ses résultats relativement fiables. Ensuite, il faut reconnaitre individuellement chaque phonème : ceci ne peut pas se faire avec un taux de réussite de 100 %, aussi chaque segment se verra attribuer plusieurs phonèmes possibles, avec une évaluation de distance entre le signal et le phonème associé.
Le résultat est un treillis de phonèmes, parmi lequel il faut retrouver la chaîne effectivement prononcée. Des connaissances phonologiques sont précieuses à ce niveau pour éliminer des possibilités, et sélectionner les voies les plus productives. Néanmoins, il n'est pas possible, à un instant donné dans l'analyse, de valider avec certitude les constructions en cours. Aussi, le système de reconnaissance doit être capable de parcourir de nombreuses voies envisageables.
Ensuite, les connaissances lexicales permettent de trouver des mots et des racines (verbales par exemple). Les connaissances phonologiques donnent des indications pour sélectionner les flexions considérées (temps de verbe, personne, singulier ou pluriel...).
Un treillis de mots est produit par le module précédent. Les mots proposés doivent maintenant s'articuler correctement selon la syntaxe du langage considéré. Et là, une grande dificulté se présente, car les langues naturelles sont assez flexibles avec la syntaxe. Même en considérant un langage soutenu, beaucoup d'exceptions sont attestées, qui rendent la construction d'une grammaire très difficile.
Enfin, les recherches en sémantique sont les plus délicates, et celles qui présentent le moins de résultats aujourd'hui encore. Cependant, dans notre compréhension du langage, elles nous sont extrêmment utiles, et même décisives en environnement bruité.
Les recherches auxquelles j'ai participé portaient sur la description et l'utilisation des connaissances linguistiques dans un système de reconnaissance de la parole continue. Elle étaient tout spécialement orientées vers les phases intermédiaires, tout particulièrement sur la description et l'utilisation des connaissances lexicales. Ces recherches ont apporté une vision dynamique du problème, mais n'avaient pas vraiment l'ambition d'aboutir (rapidement) à un système utilisable pratiquement. Elles ont donné lieu à de nombreuses publications.
Complexité des algorithmes
Le problème du Voyageur de commerce représente un challenge dans la réalisation de programmes de résolution. Sa complexité croît rapidement avec le nombre de villes et interdit d'écrire un programme naïf dès que le graphe contient plus de quelques dizaines de sommets.
Ce problème a été beaucoup étudié, et il existe à l'heure actuelle de bonnes méthodes de résolution. Nous souhaitons réaliser un programme de résolution rivalisant avec les meilleurs produits disponibles à l'heure actuelle.
Cette recherche présente un grand intérêt, car elle met en jeu des finesses de programmation, et une grande diversité de méthodes de recherche des facettes d'un polyèdre.
Enseignement assisté et à distance
Dans le cadre de la coopération internationale entre la Faculté des Sciences de Luminy et diverses universités étrangères, nous avons défini une méthode d'enseignement permettant de réaliser à coût raisonnable des cours dans les universités étrangères.
Des problèmes se posent en particulier pour effectuer une évaluation automatique des réponses des étudiants, en vue d'orienter la poursuite de leur étude. Nous avons réalisé des logiciels permettant de placer des exercices dans des cours en format html, donc facilement accessibles par Internet. Des méthodes puissantes d'analyse de texte permettent d'évaluer automatiquement les réponses de l'étudiant, et de lui indiquer les points du cours qu'il doit revoir.
Actuellement, je travaille sur un système de génération d'animations interactives, permettant à un enseignant de présenter de nombreuses notions sous une forme vivante et attractive. Pour donner un exemple, le mouvement d'une planète autour du Soleil est difficile à expliquer, avec les difficultés présentées par la vitesse variable de la planète selon son éloignement au Soleil. Le problème se compique encore lorsqu'on considère deux planètes, avec leurs interaction.
Les construction géométriques font partie des animations envisageables. La sonorisation des animations, avec contrôle du timing, est en cours. De nombreux exemples sont intégrés à mon cours d'astronomie.
Ces travaux font l'objet de plublications de l'IREM de Marseille.