D ESIGN S IMULATOR (1994)

DESIGN SIMULATORest un prototype de conception développé à partir d’une approche lo-

gique hybride qui intègre l’abduction, la déduction et la circonscription (Takeda, 1994). L’ab- duction identifie les configurations possibles de la matérialisation d’un objet, la déduction explicite les propriétés qualitatives et quantitatives de cet objet et la circonscription résout les conflits qui émergent pendant l’inférence. Dans ce prototype, le raisonnement se fait à deux niveaux (cf. Figure.2.16) :

– le niveau de l’objet contient la description de la solution en cours d’élaboration (Ds), la connaissance qui lui est propre au moment présent de l’inférence (Cs), ses spécifica- tions et ses comportements requis (Pr). Ayant les connaissances Cs et les spécifications requises Pr, le prototype produit une description plausible de la solution Ds. Ensuite, les propriétés de cette description sont extraites, par déduction, à partir des connais- sances Cs et vérifiées par circonscription pour éliminer les contradictions et maintenir leur consistance avec les spécifications initiales Les étapes de l’abduction, la déduction

description de la solution requises spécifications propriétés de DS Pr du domaine

connaissances opérations sur le niveau objet connaissances sur la solution du niveau objet conditions déduction abduction niveau objet déduction Cd O niveau action Cs Ds circonscription C

FIG. 2.16 – Le schéma conceptuel deDESIGN SIMULATORadapté de (Takeda, 1994, p.324).

et la circonscription sont appliquées successivement jusqu’à l’obtention d’une solu- tion acceptable qui satisfait les spécifications. Dans le cas d’un échec de production, les connaissances de la solution et/ou les spécifications peuvent être modifiées. Ces modifications sont prises en considération par le niveau de l’action ;

– le niveau de l’action gère, contrôle et modifie les composantes du niveau de l’objet, à savoir Ds, Cs et Pr, et leurs interrelations. Pendant l’élaboration de la solution, les trois états respectifs de ces composantes sont envoyées au niveau de l’action, qui infère les opérations à exécuter au niveau de l’objet (cf. Figure.2.16). Par exemple, si la solution envisagée est un objet métallique, le niveau de l’action rattache les spécifications re- quises de cet objet à une base de connaissances sur les métaux et par conséquent oblige l’abduction, la déduction et la circonscription à utiliser cette base. Pour conserver la monotonie de l’inférence à ce niveau, le prototype identifie la complétude des solu- tions proposées, c’est à dire il reconnaît quelles sont les solutions qui se rapprochent des spécifications requises plus que d’autres. Cette identification organise les solutions par degrés de possibilité et accorde le choix entre plusieurs alternatives.

L’abduction est définie dans DESIGN SIMULATOR par le couple (H, T ), formé d’une hypo- thèse H et d’une théorie T , qui explique une observation donnée O à partir de la connais- sance du domaine T0 (background theory) (Takeda, 1994, p. 232). Ce couple doit satisfaire

les conditions logiques suivantes :

T ⊆ T₀,

T ∪ H est consistant,

T ₂ O,

H ∪ T |= O, et

aspect 1 vocabulaire grappe de connaissances règle théorie de l’aspect hypothèse théorie explicative reliante hypothèse observation abduction aspect 2

FIG. 2.17 – L’abduction dansDESIGN SIMULATORadapté de (Takeda, 1994, p.233)

Pour formaliser la connaissance du domaine, ce prototype considère qu’elle est subdivisée en plusieurs aspects. Chaque aspect désigne une perspective différente de la description d’un objet. Par exemple, pour décrire une toiture, un aspect serait les connaissances en géométrie euclidienne, un autre aspect serait les connaissances en isolation thermique, etc. D’un point de vue logique, un aspect est composé d’un vocabulaire de termes, de plusieurs grappes (clusters) de connaissances, chacune étant formée par un ensemble de règles elles-mêmes constituées à partir de ces termes, et d’une théorie (de cet aspect) contenant plusieurs grappes (cf. Figure.2.17). Pour produire une description d’une solution à un problème, ce prototype sélectionne dans chaque aspect une hypothèse élémentaire plausible et synthétise le résultat en une seule hypothèse générale et cohérente, et à partir des théories des aspects, une théorie explicative unique est élaborée (cf. Figure.2.17).

En plus du mécanisme de l’inférence et des bases de connaissances, l’architecture deDESIGN SIMULATOR contient deux autres composantes : le gestionnaire des mondes possibles et un module ATMS (cf. Figure. 2.18). Seul le fonctionnement du gestionnaire est examiné ici. Le module ATMS sert à valider les justifications des comportement du gestionnaire et du niveau de l’objet ; pour une description détaillée de ce module, voir §2.6.5.2. Un monde possible désigne, à un moment donné de l’inférence, les états des trois composantes du niveau de l’objet : la description de la solution, sa connaissance et les spécifications requises. La conservation de la monotonie du raisonnement signifie qu’un monde donné est plus déterminé que son précédent, c’est à dire plus proche de la solution. Si, à partir d’une seule solution, le concepteur obtient deux descriptions différentes pour un seul objet, deux mondes sont alors créés par le gestionnaire et sont considérés des descendants du monde possible présent. Dans

le cas d’une contradiction entre une description de solution et les spécifications requises, la révision et la correction se font par un retour arrière (backtracking) jusqu’au dernier monde qui ne contredit pas la description de la solution.

DESIGN SIMULATORest un prototype hybride qui combine l’abduction et la déduction pour

produire une description d’une solution à un problème de conception. Son originalité réside dans la subdivision de la connaissance du domaine en plusieurs sous domaines ou aspects, et la répartition de l’inférence entre deux niveaux : l’objet et le processus (l’action). La for- malisation proposée de l’abduction exprime comment cette connaissance est utilisée dans la solution souhaitée. De plus, il tient compte de la minimalité de la solution produite et as- sure sa monotonie et sa cohérence par l’utilisation de la circonscription et le gestionnaire des mondes possibles.