Situation-based architecture for misunderstanding management in the adaptive execution of interactive applications

Nos travaux s’inscrivent dans le cadre de la définition d’architectures pour la conception des applications informatiques se basant sur l’interactivité avec l’utilisateur. Nous nous plaçons dans un contexte de système médiateur, dans lequel les interactions sont traitées par le système afin de maitriser au mieux l’exécution de l’application interactive. Un point-clé de notre approche est l’hypothèse que le concepteur conçoit son application interactive en fonction d’un présupposé qu’il a sur l’utilisateur (compétence, comportement...). Afin de maintenir la cohérence de l’exécution vis-à-vis du comportement de l’utilisateur pour l’activité en cours, le mécanisme d’adaptation doit alors prendre en compte la logique perçue et interprétée de l’utilisateur. Le principe d’exécution adaptative permet donc à un système interactif d’ajuster sa logique d’exécution en fonction de l’état, des comportements, des réactions et des capacités de l’utilisateur. Ainsi, le point de départ de l’exécution adaptative est la définition des propriétés caractérisant l’état de l’utilisateur et/ou de son environnement, et l’observation ou la capture de cet état, qui permettra par la suite de prendre une décision sur la poursuite du déroulement du scénario. Cependant, cette décision d’adaptation peut être influencée ou entravée par la distance entre l’état observé et l’état réel de l’utilisateur, ainsi que par la distance entre l’état observé et l’état prédit (espéré) par le système. Les principaux obstacles à l’exécution adaptative dans un système interactif sont de 3 types : les ambiguïtés, les incohérences et les quiproquos. Ils peuvent survenir à chaque fois qu’un ensemble d’acteurs du système considéré interagissent, partagent des connaissances globales et gèrent leurs connaissances locales. Un quiproquo se produit lorsque deux acteurs ont des connaissances incohérentes dans leurs visions locales et les utilisent pendant leurs interactions ; cela peut entraîner une déviation de ces interactions. L’ambiguïté causant possiblement des mauvaises perceptions est une des origines de quiproquo. Les ambiguïtés et les quiproquos sont des entraves pouvant entrainer des conséquences graves pour le système, tel que la déviance du scénario, la propagation des quiproquos, l’interruption des interactions, la perte de motivation des utilisateurs... Ils diminuent à la fois la qualité de l’adaptation et la pertinence de l’interaction. La question principale à laquelle veulent répondre nos travaux est : comment peut-on gérer les quiproquos entre les acteurs du système lors de l’exécution, afin d’améliorer l’adaptativité dans les applications interactives ? Le principe de notre solution est de proposer un gabarit de conception et d’organisation des interactions ainsi qu’un gabarit de mécanisme de gestion de cohérence, que les concepteurs d’une application interactive pourront reprendre comme support pour développer leurs propres algorithmes de détection ou de correction. Ce modèle d’architecture doit être générique et réutilisable, les mécanismes doivent être transparents et préserver les propriétés importantes des systèmes interactifs. Pour atteindre cet objectif, notre recherche s’est divisée en trois points : proposer un cadre méthodologique à base de la notion de « situation » pour la conception des applications interactives, pour confiner les interactions et suivre les parcours d’actions de chaque acteur, afin de contrôler l’utilisation des ressources et assurer la cohérence des visions locales ; proposer une architecture robuste à base d’agents avec la surcharge des composants spécifiques en tant qu’infrastructure des systèmes interactifs adaptatifs ; enfin, transférer des techniques du domaine de la sûreté de fonctionnement et de la tolérance aux fautes, vers le domaine de l’interactivité et l’adaptativité pour traiter les quiproquos.Our works focus on defining an architectural model for interactivity-based computer applications. The research context is placed in the mediator systems where the interactions are treated by the system itself, and in the scenarized applications where its execution is considered as a scenario. This aims to manage at best the interactive application execution. The observation and adaptation are key points of our approach where the designer develops his interactive application according to the presuppositions about users (behaviour, skills...). To maintain an execution consistence towards user’s behaviour in current activities, the adaptation mechanism has to take into account the perceived and interpreted user’s logic. That allows the system to adjust its execution logic to user’s state, behaviour, reactions and capacities. Hence, the starting point of adaptive execution is to define a set of proprieties characterising user’s state and his environment of which the observation permits thereafter to make decisions about the future scenario continuity. However, this decision can be influenced or hampered by the difference distance between the observed state and the real state of user, also the distance between the observed state and the expected one by the system. The principal obstacles against the adaptation and interactions are : the ambiguity, the inconsistency, and the misunderstanding. They can occur when the participant actors interact, share global data, and manage the local knowledge contained in their local visions at the same time. A misunderstanding in interaction arises during actors’ interactions using the inconsistent data in their local visions that can impact badly on interaction. The ambiguity causing possibly the wrong perceptions is one of the principal misunderstanding origines. Theses obstacles lead to serious consequences for the system and application such as scenario deviation, misunderstanding propagation, interaction interruption, user’s motivation lost...They decrease the adaptation quality and interaction pertinence. Hence, the principal question of this thesis is : how can we handle the misunderstanding in interactions between the actors during system execution in order to improve adaptability in the interactive applications ? Our solution principle is to propose a model for interaction designing and organizing, together with a model for consistency handling mechanisms that application designers can employ as a necessary support to install his own detection or correction algorithms. These models have to be generic, reusable to be applied in different types of application. The consistency managements have to be transparent to users, and preserve important properties of interactive systems. To attain this objective, our works follow three major points : propose a situation-based methodological model for interactive application designing to confine a sequence of interactions into a situation with the constraints of context and resource utilisation. This structuration into situations propose a robust system architecture with additional specific components that ensure misunderstanding in interaction detection and management. Integrate the adaptive treatment mechanisms to the dynamic system’s execution through the proposed situation-based architectural model. They are inspired and adapted from fault-tolerance techniques in dependability domain