HAL Id: tel-01140081https://theses.hal.science/tel-01140081Phuong Thao Pham0提交日期：2015年4月7日0HAL是一个多学科开放获取档案库，用于存储和传播科学研究文献，无论其是否发表。这些文献可以来自法国或国外的教育和研究机构，也可以来自公共或私人研究中心。0HAL多学科开放获取档案库旨在存储和传播法国或国外的教育和研究机构、公共或私人实验室发表或未发表的科研文献。0基于情境的架构用于交互式应用程序的误解处理0引用此版本：0Phuong Thao Pham. 基于情境的架构用于交互式应用程序的误解处理. 算法与数据结构 [cs.DS].拉罗谢尔大学, 2013. 法语. �NNT : 2013LAROS415�. �tel-01140081�0拉罗谢尔大学 - L3i实验室 S2IM信息科学与工程博士学院0博士论文0获得以下学位：0拉罗谢尔大学博士学位：计算机科学与应用0由P HAM PhuongThao提交并答辩0基于情境的架构用于交互式应用程序的误解处理0论文导师：Pascal E STRAILLIER 和 Mourad R ABAH0在L3i实验室准备0答辩日期：2013年7月4日0评审委员会：0主席：Brigitte L E P ÉVÉDIC - Bretagne-Sud大学 评审人：Thierry N ODENOT - Pau et desPays de l’Adour大学 Samuel N OWAKOWSKI - Lorraine大学 考官：Françoise T HIBAULT- Fondation Maison des Sciences de l’Homme Paris 导师：Pascal E STRAILLIER -拉罗谢尔大学 共同导师：Mourad R ABAH - 拉罗谢尔大学20致谢0首先，我要真诚地感谢我的导师PascalEstraillier先生，在整个博士期间，他一直倾听并非常乐意提供帮助。感谢他的友善、指导和要求，以及他在学术和职业方面的忙碌中给予我的灵感、帮助和建议。0我还要感谢我的论文共同导师MouradRabah先生，他的慷慨、耐心和为我阅读和修改论文以及我们共同撰写的文章所付出的时间。0Thierry Nodenot先生和SamuelNowakowski先生同意担任本论文的评审人，我要感谢他们，并感谢他们参加了答辩委员会。他们通过他们的许多评论和建议，对原始手稿进行了改进，我非常感激他们。0Brigitte Le Pévédic女士和FrançoiseThibault女士荣幸地参加了我的答辩委员会，我对她们深表感谢。0我还要衷心感谢ASPIC团队的所有同事以及L3i实验室的所有成员，他们在我在这个机构度过的4年中给予了我很多帮助和友谊。0我也要衷心感谢我的亲爱的Fabrice，他鼓励我，与我一同工作，分享困难时刻和我的论文成功。0我也不会忘记我的母亲，在我长时间在国外学习期间对我做出的贡献、支持和信任。0最后，我要向所有亲朋好友表示最热烈的感谢，他们在整个论文期间一直支持和鼓励我。0谢谢大家！！！40摘要0我们的研究属于基于与用户的交互性的计算应用程序设计架构的定义框架。我们处于一个中介系统的背景下，该系统通过处理交互来更好地控制交互应用的执行。0我们方法的一个关键点是假设设计者根据对用户的假设（能力、行为等）来设计交互应用。为了保持执行与用户行为的一致性，自适应机制必须考虑用户的感知和解释逻辑。因此，自适应执行原则允许交互系统根据用户的状态、行为、反应和能力调整其执行逻辑。0因此，自适应执行的起点是定义描述用户和/或其环境状态的属性，并观察或捕获该状态，然后根据观察到的状态决定情节的继续。然而，适应决策可能受到观察状态与用户的实际状态之间的差距以及观察状态与系统预测（期望）状态之间的差距的影响或阻碍。交互系统中自适应执行的主要障碍有三种类型：模糊、不一致和误解。它们可能在系统参与者相互交互、共享全局知识和管理本地知识时发生。误解是指参与者本地视野中的知识不一致，他们在交互过程中使用这些知识，可能导致交互的偏离。模糊可能导致错误的感知，是误解的一个起源。0模糊和误解是系统的障碍，可能导致严重后果，如情节的偏离、误解的传播、交互的中断、用户动力的丧失...它们同时降低了适应性的质量和交互的相关性。我们的研究主要问题是：在执行过程中，如何管理系统参与者之间的误解，以改善交互应用的自适应性？0我们解决方案的原则是提出一个交互设计和组织的模板，以及一个一致性管理机制的模板，交互应用程序的设计者可以借鉴这些模板来开发自己的检测或修正算法。这个架构模型应该是通用和可重用的，机制应该是透明的，并保持交互系统的重要属性。0为了实现这一目标，我们的研究分为三个方面：•提出基于“情境”概念的方法论框架，用于设计交互应用程序，以限制交互并跟踪每个参与者的行动路径，以控制资源的使用并确保本地视野的一致性。•提出基于代理的强大架构，将特定组件超载作为自适应交互系统的基础设施。•将安全性和容错性领域的技术转移到交互性和自适应性领域，以处理误解。我们希望提出一套基于预防和容忍的误解管理机制，既能避免潜在的误解，又能检测和解决在交互过程中暴露出来的误解。50最后，我们提出了一个验证和实验，将基于情境的架构模型和误解管理机制应用于远程培训案例研究中。0关键词：交互系统，交互性，适应性，情景化交互应用程序，基于情境的场景，误解，模糊性，数据不一致性，一致性管理，容错性，恢复6Finally, we propose a validation based on finite-state machine and an experimentation implementingour overall solution to manage the misunderstandings in a study case referring the formation fromdistance.0摘要0我们的工作重点是为基于交互的计算机应用程序定义一种架构模型。研究背景是在中介系统中处理交互的系统，并在情景化应用程序中将其执行视为一个场景。这旨在最好地管理交互式应用程序的执行。0观察和适应是我们方法的关键点，设计者根据对用户的假设（行为、技能等）开发他的交互应用程序。为了保持对用户当前活动中行为的一致性执行，适应机制必须考虑到用户的感知和解释逻辑。这使得系统能够根据用户的状态、行为、反应和能力调整其执行逻辑。0因此，自适应执行的起点是定义一组特性，描述用户状态及其环境，其观察随后可以对未来场景连续性做出决策。然而，这个决策可能会受到观察状态与用户真实状态之间的差异距离，以及观察状态与系统预期状态之间的距离的影响或阻碍。适应和交互的主要障碍是：模糊性、不一致性和误解。当参与者进行交互、共享全局数据并管理其本地视觉中包含的本地知识时，交互中的误解会在参与者的交互过程中产生，使用其本地视觉中的不一致数据可能会对交互产生严重影响。模糊性可能导致错误的感知，是主要的误解来源之一。0这些障碍对系统和应用程序产生严重后果，如场景偏离、误解传播、交互中断、用户动机丧失等，它们降低了适应质量和交互相关性。因此，本论文的主要问题是：我们如何处理系统执行过程中参与者之间的交互误解，以改善交互应用程序中的适应性？0我们的解决方案原则是提出一种交互设计和组织模型，以及一种一致性处理机制模型，应用设计者可以将其作为必要的支持来安装自己的检测或修正算法。这些模型必须是通用的，可重用的，适用于不同类型的应用。一致性管理必须对用户透明，并保留交互系统的重要属性。0为了实现这一目标，我们的工作遵循三个主要点：0•提出一种基于情境的交互应用设计方法模型，将一系列交互限制在具有上下文和资源利用约束的情境中。这种情境结构化 •提出一个强大的系统架构，具有额外的特定组件，确保交互检测和管理中的误解。 •通过提出的基于情境的架构模型，将自适应处理机制集成到动态系统的执行中。它们受到可靠性领域容错技术的启发和改编。7Keywords :Interactive system, interactivity, scenarized interactive application, situation-based sce-nario, misunderstanding in interaction, ambiguity, data inconsistency, consistency management, faulttolerance, recovery8Table des matièresPartie 1Introduction et Positionnement21IIntroduction23I.1Contexte général . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23I.1.1La définition d’un système interactif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24I.1.2Exécution adaptative d’une application interactive. . . . . . . . . . . . . . .25I.1.3Processus général de l’adaptation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29I.1.4Caractéristiques de l’adaptativité dans un système interactif adaptatif. . . . . .30I.2Problématique de quiproquos et ambiguïtés . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31I.2.1Éléments d’une séquence d’interactions. . . . . . . . . . . . . . . . . . .32I.2.2Occurrence des quiproquos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34I.3Analogie avec la sûreté de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35I.3.1Quiproquos vs Erreurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35I.3.2Adaptation vs Tolérance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36I.4Objectifs poursuivis et approches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37I.4.1Sûreté de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37I.4.2Contextualisation et « Situations » . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37I.4.3Architecture du système adaptatif. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38I.5Travaux de thèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39I.5.1Les questions posées dans la thèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39I.5.2Principes de la solution proposée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40I.5.3Plan du manuscrit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41Partie 2Une solution d’architecture pour les applications interactives à l’exécutionadaptative45IIContextualisation des applications interactives scénarisées en situations47II.1Inspirations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48II.1.1Modularisation et le confinement dans le système sûr de fonctionnement . . . .48II.1.2Scénarisation dans la narration interactive. . . . . . . . . . . . . . . . . . .49II.1.3Récapitulatif. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52II.2Scénario des applications interactives à base de situations. . . . . . . . . . . .54II.2.1Structure des situations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54II.2.2Propriétés des situations élémentaires. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60II.2.3Propriétés d’un système interactif adaptatif en lien avec les situations . . . . .61II.3Génération et instanciation des situations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63II.3.1Situations génériques - classes de « Situations » . . . . . . . . . . . . . . . .64II.3.2Situations usuelles - instances des « Situations ». . . . . . . . . . . . . . .68II.3.3Bibliothèque de situations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70II.4Logique d’évolution des situations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71II.4.1Exécution dynamique intra situation élémentaire . . . . . . . . . . . . . . .72II.4.2Enchaînement inter situations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73II.4.3Boucle d’exécution globale vs processus d’exécution des situations . . . . . .79910TABLE DES MATIÈRESII.5Processus de conception d’une application interactive en situations . . . . . . . .79II.5.1Niveau 3 - La spécification et création du monde . . . . . . . . . . . . . . .81II.5.2Niveau 2 - Planification du scénario. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82II.5.3Niveau 1 - Narration et Pilotage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83II.5.4Niveau 0 - Exécution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84II.6Synthèse et discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84IIIArchitecture des systèmes interactifs adaptatifs à base de gabarits de conception87III.1État de l’art sur l’architecture des systèmes interactifs adaptatifs. . . . . . . . .88III.1.1Modèles globaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89III.1.2Modèles à base d’agents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93III.1.3Discussion et notre choix. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97III.2Notre proposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97III.2.1Principe de notre architecture à base d’agents . . . . . . . . . . . . . . . . .97III.2.2Les agents du système . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99III.2.3Les acteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100III.3Synthèse et discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104Partie 3Mécanismes de gestion de cohérences107IVCaractéristiques des quiproquos dans les systèmes interactifs109IV.1État de l’art sur les quiproquos et les ambiguïtés . . . . . . . . . . . . . . . . . 110IV.1.1Travaux sur les ambiguïtés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110IV.1.2Travaux sur les quiproquos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113IV.1.3Positionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115IV.2Définition des quiproquos et ambiguïtés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119IV.2.1Modèle d’acteur au sein d’un système interactif . . . . . . . . . . . . . . . . 120IV.2.2Vision locale d’un acteur : ses connaissances du monde externe . . . . . . . . 124IV.2.3Définition de l’ambiguïté. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129IV.2.4Incohérence de visions locales et la définition de quiproquos. . . . . . . . . . 130IV.3Caractéristiques des quiproquos en interactions. . . . . . . . . . . . . . . . . . 134IV.3.1Quels éléments provoquent des quiproquos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134IV.3.2Conséquences et impacts des quiproquos sur les interactions. . . . . . . . . . 137IV.3.3La chaîne ambiguïté - quiproquo - défaut d’interactions . . . . . . . . . . . . 139IV.3.4Classification des quiproquos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140IV.4Gérer les quiproquos - Expression des besoins . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144IV.4.1Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144IV.4.2Conditions déclenchant de quiproquos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144IV.4.3Classification des résolutions des quiproquos . . . . . . . . . . . . . . . . . 145IV.5Synthèse et discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147VMécanismes de la gestion de quiproquos et ambiguïtés149V.1Analogie entre SIA et STF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150V.1.1Sur les concepts de base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151V.1.2Sur les propriétés et les caractéristiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152V.1.3Relation entre l’erreur et le quiproquo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157TABLE DES MATIÈRES11V.1.4Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157V.2Des STF vers les SIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158V.2.1Intégration de la tolérance aux fautes dans les systèmes interactifs . . . . . . . 158V.2.2Sur les techniques de détection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159V.2.3Sur les techniques de recouvrement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161V.2.4Retours sur les contraintes et synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162V.3Prévention de quiproquos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163V.3.1Déclaration explicite des données partagés . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163V.3.2Synchronisation au long des interactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164V.3.3Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164V.4Tolérance de quiproquos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165V.4.1Détection de quiproquos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165V.4.2Recouvrement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166V.5Synthèse et discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168VIIntégration de la gestion de cohérences dans l’architecture à base d’agents et ausein de la situation171VI.1Agent scripte - le gestionnaire de cohérence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172VI.1.1Intégration au sein d’une situation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173VI.1.2Les rôles de l’agent scripte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175VI.2Gestion de la cohérence en 3 phases au sein d’une situation . . . . . . . . . . . . 176VI.2.1Phase de prologue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177VI.2.2Phase du dialogue ou d’interactions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177VI.2.3Phase de l’épilogue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179VI.2.4Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180VI.3Synthèse et discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181Partie 4Validation et Application183VIIModélisation et validation des mécanismes de gestion de cohérences avec UPPAAL185VII.1Les modèles des éléments d’un SIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186VII.1.1Les acteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187VII.1.2La situation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191VII.1.3Le scénario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193VII.1.4Synthèse sur les modèles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195VII.2Validation et Vérification du modèle conçu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195VII.2.1Exécution et validation des automates. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196VII.2.2Vérification des propriétés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199VII.3Synthèse et Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201VIIIMise en œuvre de l’architecture en situations et des mécanismes de gestion de cohé-rences dans un système FOAD203VIII.1Architecture enrichie de FOAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205VIII.1.1Les agents du système . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205VIII.1.2Acteurs humains et leurs rôles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20712TABLE DES MATIÈRESVIII.2Création du cours avec des situations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209VIII.2.1Décomposition des activités du cours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210VIII.2.2Bibliothèque de situations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210VIII.3Évolution d’un cours scénarisé à base de situations . . . . . . . . . . . . . . . . 215VIII.3.1Cycle de fonctionnement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215VIII.3.2Système auteur et la préparation du cours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216VIII.3.3Déroulement de cours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218VIII.3.4Analyse et retours après le cours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221VIII.4Gestion de quiproquos dans les situations élémentaires . . . . . . . . . . . . . . 222VIII.4.1Les causes des quiproquos potentiels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222VIII.4.2Mise en oeuvre de la gestion de quiproquos dans les situations élémentaires . . 223VIII.4.3Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225VIII.5Situati
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