Modélisation cognitive et computationnelle des fonctions stratégiques

La modélisation cognitive et computationnelle des fonctions stratégiques que nous proposons ici part de ces notions de  réseau routier , de  cartes mentales  et de  plan stratégique .

3.1. Les fonctions cognitives stratégiques Du point de vue cognitif, la réalisation d'un trajet routier suppose de disposer a minima de deux processus : un processus de planication d'itinéraires, permettant de dénir le plan stratégique à suivre, et un processus de suivi d'itinéraires qui permettra de réaliser eectivement ce trajet et de s'y repérer spatialement, lorsque le conducteur se déplacera au volant de son véhicule. 3.1.2.1 Le processus de planication d'itinéraires

Les processus cognitifs en charge de la planication d'itinéraires doivent permettre au conduc-teur de prévoir son trajet d'un point A à un point B. Cette tâche de construction d'un plan stratégique suppose de disposer d'une carte mentale représentant le réseau routier ainsi que des connaissances concernant les buts à atteindre et les contraintes à respecter liés aux objectifs de l'itinéraire. Ces connaissances peuvent être stockées en MLT2 pour certains trajets familiers, ou stockées formellement sur des cartes routières que le conducteur pourra utiliser pour planier son trajet (dénition d'un itinéraire pour partir en vacances dans un endroit inconnu, par exemple). Les processus stratégiques doivent donc être capables de planier un itinéraire en prenant en compte des contraintes, pour pouvoir superviser le trajet global. Cette planication se base donc sur des connaissances stockées dans la MLT, comportant une construction mentale d'un plan intégrant des vues locales reliées ensemble dans un espace spatio-temporel. Ces vues locales correspondent à des sites particuliers permettant par exemple un changement de direction inclus dans l'itinéraire ou une perte importante de temps entre 17 et 19H. Elles comportent aussi des repères visuels permettant au conducteur de se repérer dans son itinéraire par rapport à sa carte mentale (e.g. pour aller à la salle de sport, je dois passer devant le grand bâtiment blanc).

Pour les besoins du modèle, il est donc nécessaire de créer une fonction cognitive stratégique capable de calculer un itinéraire basé sur une carte mentale construite depuis une structure spatiale, pondérée par des contraintes diverses et contenant des informations additionnelles. Cette représentation mentale stratégique ainsi créée permettra de calculer un plan stratégique respectant les contraintes et permettant d'activer des vues locales contenues dans les informations additionnelles.

Pour proposer une modélisation computationnelle des cartes mentales et des plans straté-giques, la théorie mathématique des graphes nous semble être un outil bien adapté. En eet, un graphe, par dénition, est un ensemble de points (sommets) reliés ou non par un ou plusieurs liens (arcs), orientés ou non. Pour l'anecdote historique, la théorie des graphes est née grâce au Problème des sept ponts de Königsberg3, résolu par Leonhard Euler, qui prenait pour exemple la ville de Pregel et sept de ses ponts reliant deux de ses îles. Ce problème expose la recherche d'un itinéraire permettant de passer une fois et une seule sur chaque pont et de revenir au point de départ.

Le graphe représentant la carte mentale du conducteur doit être composé d'un ensemble de points correspondant à des points caractéristiques de l'environnement. Ces points peuvent représenter des changements de direction (e.g. intersection), une zone caractéristique permettant de se repérer (e.g. le grand bâtiment blanc le long de la route), etc. Ils sont caractérisés par une position absolue (latitude, longitude) permettant de les faire correspondre à une carte réelle. De plus, la structure informatique créant le point du graphe permet d'ajouter des informations

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additionnelles comme le type de changement de direction intervenant à cet endroit, le niveau de connaissance et d'anité avec le croisement en question, une représentation visuelle d'un point de repère, etc.

L'ensemble des arcs, second composant d'un graphe, est déni comme l'ensemble des direc-tions reliant les sommets entre eux. Cette description permet d'obtenir des arcs de longueur égale à la distance métrique eective entre deux sommets, pondérés par un facteur temps relatif au temps nécessaire pour parcourir ce tronçon (temps relatif au trac, à la vitesse moyenne, etc.). Les directions sont données par l'orientation de l'arc et comprennent plusieurs voies de circulation. Ces voies sont dénies dans une information additionnelle permettant de donner le nombre de voies dans la rue considérée. De plus, il est possible d'ajouter la vitesse limite, la vitesse habituellement usitée, le nom de la rue, une valeur d'habitude d'utilisation, etc. Tout cela permet de simuler au mieux la prise de décision eectuée lors de la planication d'itinéraire faite par un conducteur humain.

Avec ces deux ensembles, un graphe est déni de manière spatiale, prenant en compte l'aspect temporel d'un itinéraire grâce à la pondération des arcs et le degré d'anité du conducteur avec un itinéraire grâce à la pondération des sommets. Le graphe global est donc une carte mentale que le modèle utilise pour dénir un itinéraire correspondant au plan stratégique du modèle. Ce plan stratégique est créé par l'extraction d'un sous-graphe inclus dans le graphe global. Dans le cas d'une erreur au moment de l'exécution du plan stratégique (oubli de tourner à l'intersection) ou de la présence d'un élément imprévu empêchant le bon déroulement de l'itinéraire calculé (déviation en raison de travaux, par exemple), la fonction cognitive de planication stratégique redémarre une recherche d'un nouvel itinéraire avec les nouveaux éléments intégrés dans la carte mentale, comme un conducteur humain.

3.1.2.2 Le processus de réalisation d'un plan stratégique

Une fois l'itinéraire construit et le sous-graphe extrait, le modèle dispose d'un plan stratégique correspondant au trajet qu'il doit réaliser. Mais il lui est également possible de  zoomer  sur sa position courante pour extraire les informations relatives aux arcs ou aux sommets proches de la position actuelle du conducteur. Par exemple, le modèle se trouve sur un arc possédant l'information  vitesse limite 50  qui conduit jusqu'à un point  boulangerie sur la gauche, dans l'angle , pour ensuite tourner à droite an d'emprunter l'arc correspondant à la  rue de la liberté .

Grâce à ces fonctions stratégiques, le modèle possède en permanence une connaissance de sa position sur l'itinéraire et il récupère les informations nécessaires pour les transmettre au niveau tactique, an que celui-ci puisse mettre en ÷uvre les actions permettant la réalisation du plan stratégique (comme tourner à gauche à l'intersection, par exemple). Ces informations peuvent être liées à la situation courante, comme le fait de se remémorer la vitesse limite en vigueur sur le tronçon emprunté, mais elles peuvent aussi porter sur un futur plus lointain permettant d'orienter localement la prise de décision (comme diérer un dépassement grâce à la connaissance d'un créneau de dépassement à double voie dans 50 mètres) ou d'engager des actions par anticipation (Il y un carrefour à stop dans 150 mètres ; il est donc nécessaire de réduire la vitesse dès à présent).

Comme le montrent ces exemples, les niveaux tactique et stratégique de l'activité s'interpé-nètrent au moment de la réalisation de l'itinéraire. Cette réalisation est sous la double

respon-3.2. Les fonctions cognitives tactiques sabilité du niveau stratégique, qui permet de dénir le plan à suivre, et du niveau tactique, qui sera en charge d'en contrôler l'exécution en situation. Ce sera aussi au niveau tactique que seront potentiellement détectées certaines impossibilités du plan stratégique (impossibilité de tourner à droite en raison d'une déviation pour travaux, par exemple), nécessitant alors une replanication en temps réel de l'itinéraire par le module stratégique.