Projet : AIDA - aida

<body bgcolor="#FFFFFF" text="#000000" link="#9944EE" vlink= "#0000FF" alink="#00FF00">  <a name="CHILD_LINKS" id= "CHILD_LINKS"><strong>Sous-sections</strong></a> <ul> <li><a name="tex2html308" href= "resul_modelisation_mn.html#SECTION00051100000000000000" target="main" id="tex2html308"><small>Surveillance de parcelles agricoles</small></a></li> <li><a name="tex2html309" href= "resul_modelisation_mn.html#SECTION00051200000000000000" target="main" id="tex2html309"><small>Graphes causaux temporels</small></a></li> <li><a name="tex2html310" href= "resul_modelisation_mn.html#SECTION00051300000000000000" target="main" id="tex2html310"><small>Monitoring en cardiologie</small></a></li> <li><a name="tex2html311" href= "resul_modelisation_mn.html#SECTION00051400000000000000" target="main" id="tex2html311"><small>Extension de l'approche diagnostiqueur</small></a></li> <li><a name="tex2html312" href= "resul_modelisation_mn.html#SECTION00051500000000000000" target="main" id="tex2html312"><small>Approche décentralisée du diagnostic</small></a></li> </ul> <hr /> <h2><a name="SECTION00051000000000000000" id= "SECTION00051000000000000000"></a><a name="modelisation" id= "modelisation"></a><br /> Modélisation de systèmes (ou d'activités complexes) évoluant dans le temps en vue de leur surveillance en ligne</h2>  <a name="AIDA_resultats_modelisation" id= "AIDA_resultats_modelisation"></a> <p><strong>Mots clés :</strong> <i>modélisation, supervision, diagnostic, acquisition de scénarios, apprentissage par PLI, décision en univers incertain .</i></p> <h3>Résumé :</h3> <div class="ABSTRACT"> <i>Dans le cadre de l'aide à la surveillance de systèmes ou d'activités complexes, nous nous intéressons plus spécifiquement au cas de la surveillance par analyse de séquences d'alarmes reÇues par l'opérateur. Nous cherchons non seulement à détecter les dysfonctionnements mais à les caractériser en localisant les composants responsables (diagnostic). Nous utilisons pour cela des modèles du système, en particulier des modèles de pannes, qui sont décrits dans le formalisme des automates communicants temporels pour les deux applications de surveillance des réseaux (télécommunications et distribution d'électricité) que nous traitons, ainsi que dans celui des graphes causaux temporels.</i> <p><i>Les activités du projet dans ce thème portent sur trois points: l'acquisition de scénarios à partir de modèles, la construction d'automates diagnostiqueurs et l'interaction diagnostic/décision dans un univers incertain. Ces travaux de recherche s'appuient principalement à la surveillance de réseaux de télécommunications dans le cadre d'un contrat CTI avec FT R&D (en collaboration avec l'université Paris-Nord) et la participation au projet RNRT MAGDA (en collaboration avec les projets Sigma2 et Pampa, l'université Paris-Nord ainsi qu'Ilog et Alcatel). Une autre application est en cours avec l'ENSAR pour la surveillance de terrains agricoles à partir d'images satellitales.</i></p> </div> <h3><a name="SECTION00051100000000000000" id= "SECTION00051100000000000000">Surveillance de parcelles agricoles</a></h3> <br /> <br /> <span class="textbf">Participants :</span> <p>Marie-Odile Cordier, Christine Largouët.<br /> <br /></p> <p>Dans le cadre d'une collaboration avec l'Ensar, nous avons abordé le problème de la surveillance de parcelles agricoles à partir d'une série d'images aériennes et satellitales avec pour objectif la maîtrise de la qualité de l'eau. Le site de l'étude est le bassin versant Chèze-Canut, d'une surface de 8000 hectares, qui alimente en eau la ville de Rennes. L'objectif du projet est de fournir, trois fois par an, une carte thématique qui résume les différentes occupations du sol (prairie, maïs, blé, etc.) des parcelles agricoles de cette région. La classification des images par des méthodes statistiques traditionnelles (maximum de vraisemblance, nuées dynamiques, analyse discriminante) donne des résultats globalement corrects mais comportant néanmoins des anomalies ou des incohérences apparaissant sur la carte thématique résultat. Les anomalies correspondent à la dispersion de pixels isolés d'une certaine culture dans une parcelle connue comme appartenant à une autre culture. Les incohérences, détectables, si l'on compare plusieurs cartes résultats à des dates différentes, ont pour origine l'ambiguïté possible entre deux ou plusieurs cultures ayant des signatures spectrales proches.</p> <p>Partant de ce constat, notre objectif est de proposer une méthode d'interprétation d'un territoire agricole par classification «intelligente» sur une séquence d'image s. Nous orientons notre démarche selon deux axes : une préclassification sur la parcelle et non plus sur le pixel et la discrimination des occupations du sol à l'aide d'un modèle d'évolution de la parcelle. La préclassification a pour objectif de fournir les occupations du sol possibles pour chaque parcelle. Cette préclassification est ensuite précisée à l'aide des connaissances sur les cycles culturaux et de l'historique des observations. La préclassification est réalisée à l'aide du logiciel Arkémie (développé par la société Arkémie Toulouse) qui propose une méthode simple de classification par parcelle. La modélisation de l'évolution de la parcelle agricole est réalisée à l'aide du formalisme des automates temporisés. La démarche consiste à confronter une suite d'observations, issues des images, avec une suite d'états, proposés par la simulation du système dynamique, dans le but de restreindre le nombre d'états susceptibles de représenter l'occupation du sol. Les automates temporisés sont généralement employés pour la représentation des systèmes temps-réel mais s'adaptent bien dans ce cadre puisqu'ils permettent l'expression des contraintes temporelles et des cycles caractéristiques de l'évolution de la parcelle agricole. Les occupations du sol correspondent aux états de l'automate reliés par des transitions munies de contraintes temporelles exprimées à l'aide d'horloges.</p> <p>La discrimination des occupations du sol consiste à comparer les observations, dérivées des images par la préclassification, à l'état attendu par la simulation de l'automate. Ce problème est abordé comme un problème de vérification et résolu à l'aide de techniques de model-checking. Le principe de reconnaissance de l'occupation du sol sur une série d'images est spécifié en termes de propriétés d'atteignabilité. La mise en oeuvre de la méthode se fait dans un système NosyBe, faisant appel à l'outil de model-checking Kronos, développé à Verimag.</p> <p>L'expérimentation, réalisée sur une séquence de cinq images du site de l'étude, a donné des résultats encourageants. Dans cette application le formalisme utilisé pour représenter l'incertitude des informations est celui des ensembles. Récemment, nous avons proposé une extension de la méthode aux probabilités afin de tenir compte, lorsqu'une ambiguïté subsiste sur la classe d'une parcelle, du poids de la simulation dans le choix de la classe finalement affectée. Les résultats obtenus présentent une classification de qualité légèrement supérieure par rapport à l'approche précédente.</p> <h3><a name="SECTION00051200000000000000" id= "SECTION00051200000000000000">Graphes causaux temporels</a></h3> <br /> <br /> <span class="textbf">Participants :</span> <p>Marie-Odile Cordier, Irène Grosclaude, René Quiniou.<br /> <br /></p> <p>Au cours de nos travaux sur l'utilisation déductive des graphes causaux temporels afin d'obtenir les scénarios des pannes nous avons montré que, même en supposant l'absence d'effets contraires ou additifs dans le graphe causal, des interactions sont possibles entre les effets de plusieurs pannes. Elles correspondent à des phénomènes de recouvrements temporels d'occurrences d'effets identiques. Ces recouvrements peuvent conduire à des observations anormales pendant une durée plus longue que celle correspondant à la superposition des durées provoquées isolément par chaque panne. Ces interactions ne représentent qu'une partie des interactions pouvant survenir dans la réalité. En effet, les interactions entre pannes peuvent être bien plus complexes ; en particulier, les effets de certaines pannes peuvent empêcher, accélérer ou retarder la survenue des effets d'autres pannes.</p> <p>Nous proposons d'étendre le formalisme classique des graphes causaux afin de traiter les interactions non monotones en permettant l'expression d'effets négatifs. En cas d'effets opposés, nous utilisons certaines propriétés des causes (instantanées ou continues) et des effets (persistants ou non) pour déduire le résultat de l'interaction. Nous proposons un algorithme de recherche de panne prenant en compte ces interactions [<a href= "bibliographie_Toc.html#grosclaude:quiniou:dx00" target= "contents">25</a>]. Notre méthode utilise un modèle intermédiaire, calculé automatiquement à partir du graphe causal dans le formalisme étendu, et contenant la représentation concise et explicite de tous les phénomènes, causaux ou interactifs. La prise en compte de l'interaction augmente la complexité du diagnostic. L'efficacité de l'algorithme de recherche de panne est donc un point crucial. Nous l'améliorons par l'utilisation du modèle intermédiaire pré-compilé, et par un traitement spécialisé des informations temporelles à l'aide d'un gestionnaire de contraintes temporelles. Notre méthode permet ainsi d'expliquer efficacement un ensemble d'observations anormales, dues à une ou plusieurs pannes, éventuellement intermittentes, indépendantes ou interagissant.</p> <p>L'algorithme a été implémenté en Java et intégré au logiciel <i>CAÏD</i>, développé pour la compilation des scénarios de pannes à partir du graphe causal, et permettant une visualisation du graphe causal et du modèle intermédiaire.</p> <h3><a name="SECTION00051300000000000000" id= "SECTION00051300000000000000">Monitoring en cardiologie</a></h3> <br /> <br /> <span class="textbf">Participants :</span> <p>Marie-Odile Cordier, René Quiniou, Véronique Masson, Sophie Robin.<br /> <br /></p> <p>Nous étudions, en collaboration avec le LTSI (unité INSERM, université de Rennes 1), l'application en cardiologie de la surveillance par reconnaissance de chroniques. Il s'agit d'analyser le signal provenant des différentes voies d'un monitoring cardiaque afin d'y détecter et de caractériser les arythmies cardiaques d'un patient sous surveillance. La nature, les caractéristiques et la fréquence des arythmies détectées permettent ensuite de proposer une attitude thérapeutique adaptée, par exemple un traitement médicamenteux ou la pose d'un pacemaker.</p> <p>Une arythmie cardiaque peut se caractériser sur l'électrocardiogramme (ECG) par la succession d'ondes P et QRS respectant un certain nombre de contraintes temporelles. Il est donc naturel d'associer une arythmie à une chronique. Un premier objectif consiste à définir un ensemble de chroniques discriminantes, efficaces et adaptées à un patient donné. Nous utilisons pour ce faire une méthode d'apprentissage automatique du type programmation logique inductive (PLI) qui produit, en particulier, des représentations du premier ordre, nécessaires pour prendre en compte les aspects temporels. Ces représentations de haut niveau sont, de plus, facilement interprétables par les spécialistes qui peuvent ainsi les valider directement. L'adaptation au patient est réalisée en utilisant une base d'apprentissage contenant des ECG enregistrés sur ce patient ou des exemples d'ECG représentatifs d'arythmies que ce patient est susceptible de développer. Cette année nous avons continué à étudier l'apprentissage à partir de la voie principale de l'ECG [<a href= "bibliographie_Toc.html#fjcgbm:2000" target= "contents">42</a>]. Nous étudions également l'apprentissage à partir de plusieurs voies afin d'améliorer la résistance au bruit des chroniques apprises.</p> <p>Un deuxième objectif consiste à adapter les techniques de reconnaissance de chroniques afin qu'elles prennent en compte les aspects multivoies. Diverses méthodes de contrÔle de la reconnaissance ont été envisagées : reconnaissance globale de tous les événements, reconnaissance hiérarchique privilégiant l'une des voies, reconnaissance sur une voie et confirmation sur les autres voies, etc. Ces méthodes sont en cours de mise en oeuvre. Elles seront évaluées dans différents contextes : fortement bruité dans le cas de système d'enregistrement Holter ou peu bruité dans le cadre de signaux issus de prothèses multisites multifonctions.</p> <p>Cette étude est développée dans le cadre de l'Action Concertée Incitative <em>Télémédecine et Technologies pour la Santé</em> du MENRT (cf. <a href= "contr_aci-pise_Toc.html#AIDA_contrats_aci-pise">6.2</a>).</p> <h3><a name="SECTION00051400000000000000" id= "SECTION00051400000000000000"></a> <a name="diagnostiqueur" id="diagnostiqueur"></a><br /> Extension de l'approche diagnostiqueur</h3> <br /> <br /> <span class="textbf">Participants :</span> <p>Marie-Odile Cordier, Yannick Pencolé, Sophie Robin, Laurence Rozé.<br /> <br /></p> <p>La méthode des automates diagnostiqueurs s'inspire des travaux de [<a href="bibliographie_Toc.html#Sampath1" target= "contents">SSL+95</a>,<a href= "bibliographie_ct.html#Sampath2" target= "contents">SSL+94</a>] et s'applique aux systèmes à événements discrets. Partant d'un modèle de fonctionnement d'un système décrit en terme d'automates, elle consiste à construire directement un automate particulier appelé diagnostiqueur. Les transitions de cet automate correspondent aux événements observables et ses états décrivent les pannes du système. Diagnostiquer le système consiste à parcourir le diagnostiqueur au fur et à mesure de l'arrivée d'événements observables. Nous avons étendu cette méthode pour l'appliquer à l'interprétation d'alarmes de réseaux de télécommunications. Le réseau est modélisé en utilisant le formalisme des automates communicants temporels. L'approche diagnostiqueur développée dans [<a href= "bibliographie_Toc.html#Sampath1" target= "contents">SSL+95</a>,<a href= "bibliographie_ct.html#Sampath2" target= "contents">SSL+94</a>] a dû ainsi être adaptée et étendue à ce formalisme ainsi qu'aux exigences de l'application traitée.</p> <p>Un prototype de ce diagnostiqueur, baptisé Dyp, a été réalisé. Il permet de construire un modèle global du système à partir d'une description en termes de composants élémentaires et d'interconnexions; construire l'automate diagnostiqueur à partir du modèle global du système; visionner les diagnostics réalisés au fur et à mesure de l'arrivée d'alarmes. Ce prototype est diffusé dans le cadre d'un appel à logiciels lancé par le réseau d'excellence européen MONET (Model-based systems and qualitative reasoning - <a name="tex2html8" href="http://monet.aber.ac.uk" target= "_top" id="tex2html8">http://monet.aber.ac.uk</a>).</p> <p>Les extensions de l'approche diagnostiqueur sont les suivantes :</p> <ul> <li>réalisation d'un prototype DypGen permettant d'effectuer des diagnostics de faÇon générique. Les deux idées clés de DypGen sont de ne modéliser que des parties génériques du réseau (par exemple une branche dans le cadre d'un réseau hiérarchique) et de ne pas traiter séparément chacune de ces parties mais de traiter des ensembles de parties ayant le même comportement.</li> <li>intégration des contraintes temporelles dans Dyp. Les spécifications et l'analyse ont été effectuées pour les modules de composition et de construction du diagnostiqueur.</li> <li>pré-étude de la réalisation de diagnostiqueurs symboliques. Les automates utilisés ci-dessus sont définis de faÇon explicite (états et transitions) et les algorithmes de construction sont énumératifs. Or il existe des techniques symboliques, couramment utilisées dans les approches de type "model checking", permettant d'utiliser des représentations implicites du modèle sous forme de relations. Notre idée, à long terme, serait d'utiliser ces techniques pour construire un diagnostiqueur symbolique.</li> <li>développement d'une approche décentralisée du diagnostiqueur (cf section suivante).</li> </ul>Parallèlement à ces extensions, un éditeur de modèles a été réalisé. En effet, Dyp et DypGen s'appuient tout deux sur une description textuelle des modules et automates décrivant la topologie du réseau et le fonctionnement de ses composants. Un éditeur de modèles a donc été développé, permettant d'effectuer une saisie graphique des modèles utilisés. <p>Ces travaux s'effectuent dans le cadre de la poursuite du contrat CTI avec FT R&D (Projet Gaspar) ainsi que dans le cadre du contrat RNRT qui rassemble sous le nom de Magda des industriels et des équipes de recherche sur le thème de l'interprétation des alarmes dans les réseaux de télécommunications (cf. <a href= "contr_cnet-diag_Toc.html#AIDA_contrats_cnet-diag">6.3</a>). Pour le contrat FT R&D, la réalisation de l'éditeur de modèles a permis la construction du diagnostiqueur d'une branche complète du réseau. Pour le contrat RNRT, la modélisation d'un anneau SDH se termine.</p> <h3><a name="SECTION00051500000000000000" id= "SECTION00051500000000000000">Approche décentralisée du diagnostic</a></h3> <br /> <br /> <span class="textbf">Participants :</span> <p>Marie-Odile Cordier, Laurence Rozé, Yannick Pencolé.<br /> <br /></p> <p>Le problème considéré est la supervision de systèmes tels que les réseaux de télécommunications. Étant donnée la taille d'un tel système, une approche diagnostiqueur du type centralisé n'est pas implantable car elle nécessite la mise en place d'un modèle global du système. Nous avons donc décrit un système de diagnostic non plus fondé sur un unique diagnostiqueur mais sur un ensemble de diagnostiqueurs. Contrairement à l'approche proposée par [<a href= "bibliographie_Toc.html#Debouk00" target= "contents">DLT00</a>] qui nécessite la construction du modèle global, l'idée est ici de construire un automate diagnostiqueur s'appuyant uniquement sur le modèle local d'un composant du réseau supervisé. Chaque diagnostiqueur est en mesure d'établir un diagnostic local au composant en fonction des alarmes de ce composant reÇues par le superviseur. Une fois établi l'ensemble des diagnostics locaux, la seconde étape est la coordination des diagnostics locaux en vue de construire le diagnostic global du réseau supervisé. Cette coordination des diagnostics locaux est effectuée après la mise en place d'une stratégie de reconstruction fondée sur les interactions possibles entre les diagnostics locaux. Cette stratégie est une étape nécessaire afin d'optimiser le calcul de coordination [<a href= "bibliographie_Toc.html#Baroni99" target= "contents">BLPZ99</a>] et obtenir ainsi un diagnostic en un temps satisfaisant pour le superviseur. Les travaux sur l'approche diagnostiqueur décentralisé ont été décrits dans [<a href="bibliographie_Toc.html#Pencole00a" target= "contents">37</a>] et dans [<a href= "bibliographie_Toc.html#Pencole00b" target= "contents">36</a>]. Du point de vue de la mise en oeuvre du système, nous avons terminé la programmation des diagnostiqueurs locaux. Cette mise en oeuvre s'appuie sur les bibliothèques du projet <em>Dyp</em>, ce qui assure la compatibilité avec les approches centralisée et génériques concernant la description du modèle en entrée du système (éditeur de modèle utilisable dans cette approche).Ces travaux s'effectuent également dans le cadre du contrat CTI avec FR&D (Projet Gaspar) ainsi que dans le cadre du contrat RNRT Magda (cf. <a href= "contr_cnet-diag_Toc.html#AIDA_contrats_cnet-diag">6.3</a>). Dans le cadre du contrat FT R&D, nous avons utilisé les modèles développés afin de mettre en place l'approche décentralisée. Pour le contrat RNRT, la mise en place d'une démonstration de l'approche décentralisée est en cours. Cette démonstration est fondée sur le modèle SDH décrit avec l'éditeur de modèle (cf. section <a href= "resul_modelisation_Toc.html#diagnostiqueur">5.1.4</a>).</p> </body>