exposé - cris

Rochebrune 2009 - COSMAGEMS
Approche Système Complexes de la Cognition
• Enactive
• Basée sur l’information
Quatre Modèles de Représentations Emergentes
• La Mémoire Génétique
• Le Langage
• La Mémoire Mentale
• La Mémoire Collective
MER : Modèle d’Emergence de Représentations
issu d’une composition Collectif / Intérieur
OTD : Optimisation basée sur la Tolérance à la
Différence
2
Approche Systèmes Complexes de la
Cognition
3
Approche Système Complexes de la Cognition
• Enactive
• Basée sur l’information
4
Approche Systèmes Complexes de la Cognition
Différentes Approches de la Cognition
Évolution vers les Systèmes Complexes
Approche Systèmes Complexes
• Cognition & Représentations :
des Systèmes Complexes
• Les représentations sont immergées
car stables et non-réactives
• Systèmes Multi-Agents
Approche Dynamique
• Représentations Dynamiques
• Les représentations font partie de
la structure du développement
cognitif
Enactivisme
•
•
•
•
Connexionnisme
• Micro-représentations
• Macro-représentations
• Réseaux de Neurones
Cognitivisme
• Représentations
Matérielles
• Théorèmes Logiques
Auto-organisation
Dérive naturelle
Cognition incorporée
Emergence
Mitchell, M. (1998) Steels, L. (2003)
Rocha, L. M. & Hordijk, W. (2005)
Carvalho, L. L. & Hassas, S. (2005)
Thelen, E. & Smith, T. B. (1993)
van Gelder, T. & Port, R. F. (1995)
Maturana, H. & Varela, F. J. (1973)
Varela, F. J., Thompson, E. & Rosch, E. (1991)
McCulloch, W. S. & Pitts, W. (1943)
Rosenblatt, F. (1962)
Rumelhart, D. E. & Norman, D. A. (1981)
Turing, A. (1936) Newell & Simon, H. A. (1976) Fodor, J. A. (1983)
Date d’apparition
5
Approche Systèmes Complexes de la Cognition
 Pourquoi les représentations sont importantes en psychologie ?
• Les représentations instancient l’acte intentionnel.
• L’auto-organisation n’assure pas à un système complexe une forme optimale.
• L’auto-organisation n’arrive pas, à elle seule, à guider le développement cognitif
des organismes complexes.
Stance Physique
Stance de Design
Stance Intentionnelle
Modèles équationnels, point
de vue classique
f ( c, a) en sciences
Auto-Organisation
Auto-Adaptation
Représentations Emergentes
Auto- Développement
A’
A
B
A
f ( c, a)
B
C
C
Systèmes Complexes
↑
Interaction de
Fonctions Simples
Systèmes Cognitifs
↑
Réactivité Brisée
Spontanément
6
Approche Systèmes Complexes de la Cognition
 La complexité du développement cognitif : le modèle
classique de Guilford
En passant par un arrangement par seconde,
13*10254 d’années
Age de l’univers
 15*109 d’années
Sternberg, R. J. (1996)
7
Quatre Modèles de Représentations
Emergentes – 4MER
8
Approche Système Complexes de la Cognition
• Enactive
• Basée sur l’information
Quatre Modèles de Représentations Emergentes
•
•
•
•
La Mémoire Génétique
Le Langage
La Mémoire Mentale
La Mémoire Collective
9
Quatre Modèles de Représentations Emergentes – 4MER
 Systèmes Multi-Agents = collectif d’agents situés dans un environnement commun.
 Les agents sont des unités locales et autonomes de traitement de symboles
matériels.
 Les agents sont inspirés des sociétés humaines, mais peuvent représenter des :
neurones, oiseaux, poissons, globules blancs, particules physiques, etc.
Collectif
Extérieur
Individuel
Intérieur
Ferber, J. (1995). Les systèmes multi-agents. Vers une intelligence collective. Paris: InterEditions.
10
Quatre Modèles de Représentations Emergentes – 4MER
 Ontologie des SMA suivant quatre quadrants
Agent individuel
Intérieur à l’agent
Individuel/intérieur
Je
Individuel/extérieur
Subjectivité
<états mentaux vécus,
architectures d’agents>
Il, Cela
Objectivité
<le comportement des agents>
L'intériorité
Collectif/intérieur
Collectif d’agents
Extérieur à l’agent
L'objet
Collectif/extérieur
Intersubjectivité
Nous
Interobjectivité
Eux, tout cela
<Modes d’interactions,
connaissance communes>
<Organisations, institutions,
Evolution/émergence des organisations,
faits sociaux>
La noosphère
La structure sociale
Ferber, J. (2006) ; Ferber, J. & Phan, D. (2007)
11
Quatre Modèles de Représentations Emergentes – 4MER
 Quatre Modèles de Représentations Emergentes – 4MER
Carvalho, Hassas, Cordier, Lopes & Martin (2008). European Conference on Complex Systems. Jerusalem, Israel.
Système Complexes Adaptifs (SCA)
Intérieur au SCA
Agent
Individuel
Individuel / Intérieur
Extérieur au SCA
Individuel / Extérieur
-Modification et échange de fonctions
symboliques appartenant à l’architecture des
agents.
- La représentation est active dans le
guidage de l’organisation vers une forme
optimale.
Collectif / Extérieur
Collectif
Collectif / Intérieur
12
Quatre Modèles de Représentations Emergentes – 4MER
 Conditions pour les représentations matérielles inspirées des
systèmes vivants
1. Mémoire Dynamiquement Incohérente
2. Construction de Code
3. Auto-organisation & Sélection
Learning
« AND » and
« OR » logical
functions.
Rocha, L. M., Hordijk, W. (2005). Material representations: from the genetic code to the evolution of cellular automata.
Artificial Life, 11, 189-214.
13
Quatre Modèles de Représentations Emergentes – 4MER
 Quatre Modèles de Représentations Emergentes – 4MER
Carvalho, Hassas, Cordier, Lopes & Martin (2008). European Conference on Complex Systems. Jerusalem, Israel.
Système Complexes Adaptifs (SCA)
Extérieur au SCA
Individuel / intérieur
Individuel / extérieur
-Modification et échange de fonctions
symboliques appartenant à l’architecture des
agents.
- La représentation est active dans le
guidage de l’organisation vers une forme
optimale.
< Systèmes cognitifs biologiques, code
génétique comme représentations naturelles>
-Modification et échange de fonctions
symboliques appartenant à l’architecture
des agents.
Collectif / intérieur
Collectif / extérieur
-Représentation sémiotique (Interprétant,
Symbolique, Objet).
Collectif
Agent
Individuel
Intérieur au SCA
14
Quatre Modèles de Représentations Emergentes – 4MER
Symbol
Internal
Representation
Interpreting
Object
Peirce, C. S. (1893-1913). The Essential Peirce: selected
philosophical writings. In Peirce-Edition-Project (Ed).
Bloomington: Indiana University Press.
Loula, A. G., R.; Queiroz, J. (2003). Synthetic approach of
symbolic creatures. S.E.E.D. Journal -- Semiotics,
Evolution, Energy, and Development, 3(3), 125-133.
15
Quatre Modèles de Représentations Emergentes – 4MER
 Quatre Modèles de Représentations Emergentes – 4MER
Carvalho, Hassas, Cordier , Lopes & Martin (2008). European Conference on Complex Systems. Jerusalem, Israel.
Système Complexes Adaptifs (SCA)
Collectif
Agent
Individuel
Intérieur au SCA
Extérieur au SCA
Individuel / intérieur
Individuel / extérieur
-Modification et échange de fonctions
symboliques appartenant à l’architecture des
agents.
- La représentation est active dans le
guidage de l’organisation vers une forme
optimale.
< Systèmes cognitifs biologiques, code
génétique comme représentations naturelles>
-Modification et échange de fonctions
symboliques appartenant à l’architecture
des agents.
Collectif / intérieur
Collectif / extérieur
-Représentation sémiotique (Interprétant,
Symbolique, Objet).
< Emergence du langage >
- Emergence d’organisations par
interactions collectives
-Représentation sémiotique (Interprétant,
Symbolique, Objet).
16
Quatre Modèles de Représentations Emergentes – 4MER
Symbol
External
Representation
Interpreting
Object
Ramos, V., & Almeida, F. (2000). Artificial Ant Colonies in Digital Image Habitats: A Mass Behavior Effect Study on Pattern
Recognition. Proceedings of ANTS'2000 - 2nd International Workshop on Ant Algorithms
(From Ant Colonies to Artificial Ants) (pp. 113-116). Brussels, Belgium.
17
Quatre Modèles de Représentations Emergentes – 4MER
 Quatre Modèles de Représentations Emergentes – 4MER
Carvalho, Hassas, Cordier, Lopes & Martin (2008). European Conference on Complex Systems. Jerusalem, Israel.
Système Complexes Adaptifs (SCA)
Collectif
Agent
Individuel
Intérieur au SCA
Extérieur au SCA
Individuel / Intérieur
Individuel / Extérieur
-Modification et échange de fonctions
symboliques appartenant à l’architecture des
agents.
- La représentation est active dans le
guidage de l’organisation vers une forme
optimale.
< Systèmes Cognitifs Biologiques, Code
Génétique comme représentations naturelles>
-Modification et échange de fonctions
symboliques appartenant à l’architecture
des agents.
Collectif / Intérieur
Collectif / Extérieur
- Emergence d’organisations par
interactions collectives.
- La représentation est active dans le
guidage de l’organisation vers une forme
optimale.
- Emergence d’organisations par
interactions collectives.
-Représentation sémiotique (Interprétant,
Symbolique, Objet).
< Emergence du Langage >
-Représentation sémiotique (Interprétant,
Symbolique, Objet).
< Cognition Sociale, Mémoire Collective,
Représentation Sociale >
18
Modèle de Représentations Emergentes
issu d’une composition Collectif/
Intérieur – MER-CI
19
Approche Système Complexes de la Cognition
• Enactive
• Basée sur l’information
Quatre Modèles de Représentations Emergentes
•
•
•
•
La Mémoire Génétique
Le Langage
La Mémoire Mentale
La Mémoire Collective
MER : Modèle d’Emergence de Représentations
issu d’une composition Collectif / Intérieur
20
MER issu d’une composition Collectif/ Intérieur
 MER issu d’une composition Collectif/ Intérieur
Système Complexe
explorateur
Façonne
Système Complexe
exploiteur
Représentation
Individual/Internal
Individual/External
Collectif/
Intérieur
Collective/External
Praxis secondaire
Praxis primaire
Changement de paramètres
A
g
e
n
t
s
(action collective)
Paramètres
Plan AGENT*AGENT
AGENT
Intérieur
Extérieur
Individual/Internal
Individuel/
Intérieur
Individual/External
Collective/Internal
Collectif/
Intérieur
Collective/External
Individuel/
Extérieur
Agent
AGENT
External CAS
Individual
Adaptive Complex systems (CAS)
Internal CAS
Collective
Plan SCA*AGENT
comportements
émergents
Praxis
Individuel
Environnement
Problème
en évolution
Façonne
Collectif
Emerge
Echange d’éléments communs
Emerge
Fixe la solution
=> mémoire
Collectif/
Extérieur
21
Quatre Modèles de Représentations Emergentes – 4MER
 Quatre Modèles de Représentations Emergentes différents – 4MER
Carvalho, Hassas, Cordier, Lopes & Martin (2008). European Conference on Complex Systems. Jerusalem, Israel.
Système Complexes Adaptifs (SCA)
Collectif
Agent
Individuel
Intérieur au SCA
Extérieur au SCA
Individuel / Intérieur
Individuel / Extérieur
-Modification et échange de fonctions
symboliques appartenant à l’architecture des
agents.
- La représentation est active dans le
guidage de l’organisation vers une forme
optimale.
< Systèmes Cognitifs Biologiques, Code
Génétique comme représentations naturelles>
-Modification et échange de fonctions
symboliques appartenant à l’architecture
des agents.
Collectif / Intérieur
Collectif / Extérieur
- Emergence d’organisations par
interactions collectives.
- La représentation est active dans le
guidage de l’organisation vers une forme
optimale.
< Activités Cognitives de Haut-Niveau,
Développement Cognitif, Fonctionnalités
Mentales >
- Emergence d’organisations par
interactions collectives.
-Représentation sémiotique (Interprétant,
Symbolique, Objet).
< Emergence du Langage >
-Représentation sémiotique (Interprétant,
Symbolique, Objet).
< Cognition Sociale, Mémoire Collective,
Représentation Sociale >
22
OTD: Optimisation basée sur la
Tolérance à la Différence
23
Approche Système Complexes de la Cognition
• Enactive
• Basée sur l’information
Quatre Modèles de Représentations Emergentes
•
•
•
•
La Mémoire Génétique
Le Langage
La Mémoire Mentale
La Mémoire Collective
MER : Modèle d’Emergence de Représentations
mentales
OTD : Optimisation basée sur la Tolérance à la
Différence
24
OTD: Optimisation basée sur la Tolérance à la Différence
 Modèle de Schelling
 Non utilisation de la sémantique de ségrégation sociale humaine
 But : résolution de problèmes d’optimisation (problème mathématiques)
 Domaine : Psychologie Cognitive et Intelligence Artificielle
?
Densité d’agents => 95%
Seuil de Tolérance => 66% (5/8)
Agents Rouges => 50%
Agents Jaunes => 50%
• Modèle Standard
(Daudé et Langlois, 2006)
1. N groupes de même taille.
2. Les agents restent dans une position
qui satisfait leur seuil de tolérance à
la différence.
3. Seuil: 66%; densité: 99%
25
OTD: Optimisation basée sur la Tolérance à la Différence
f(w)=h
Exécution du programme
w
h
Plan Agent * Agent
 Décomposition en deux dimensions du modèle de Schelling
 Individuel : l’agent est situé socialement ( l’agent a des voisins –
autres agents)
 Intérieur : fonctions symboliques et paramètres
 Collectif : l’ensemble d’agents
 Extérieur : l’environnement (ex: un plan cartésien XY)
 Composition en quatre quadrants
 Individuel/Intérieur : fonctions symboliques situés (« sujet en contexte
social »)
 Individuel/Extérieur : comportement de l’agent (« le comportement se
réalise dans un espace et dans un temps »)
 Collectif/Intérieur : le voisinage modifie des paramètres dans
l’architecture de l’agent (« perception »)
 Collectif/Extérieur : formation de clusters ou groupes d’agents
(« cartier blanc/cartier noir »)
26
OTD: Optimisation basée sur la Tolérance à la Différence
 Modèle OTD : Optimisation basée sur la Tolérance à la Différence
y
5
4
Densité d’agents => 95%
Seuil de Tolérance => 66% (5/8)
Agents Rouges => 50%
Agents Jaunes => 50%
?
Nombre d’agents différents = 6
Nombre de points noirs = 2
Somme position y = 9
µ = 4,5
3
2
µ ↑  Seuil de Tolérance ↓
1
x
27
OTD: Optimisation basée sur la Tolérance à la Différence
 Optimisation basée sur la Tolérance à la Différence (OTD)
Agent Rouge
Agent
Entrées
Nombre d’agents de différents (N)
Communication/
Environnement
Voisinage de Moore
(8 par agent)
Moyenne Y de points de la fonction objective (µ)
Mode
d’interaction
Seuil de Tolérance à la Différence (T)
Satisfaction (T, N)
Seuil de Tolérance à la Différence final (T, µ)
Satisfaction (TF, N)
Règle
d’action
Communication/
Action
Satisfait => reste
Insatisfait => déménage
Représentations Emergentes : une Approche Multi-Agents des Systèmes Complexes Adaptifs en Psychologie Cognitive
28
Résultats OTD
 Solution d’un problème d’optimisation par OTD
Optimisation d’une fonction
discrète non-linéaire => F1
• Tolérance initiale à 14%
• 3 groupes prédéfinis :
• Les rouges = 10 %
• Les verts = 45 %
• Les bleus = 45 %
• Groupe émergent :
Si (Agent = Rouge et
Nb d’agents rouges dans le voisinage > 6)
Alors, l’agent rouge devient Jaune
29
Résultats OTD
 Un Système Complexe Adaptatif OTD avec des représentations réactives
• Modification de l’environnement :
F1 → F2
• Le groupe émergent disparaît
• La solution de F1 est perdue
(l’information disparait)
30
Résultats OTD
 Solution de F1 stable et non-réactive au changement F1  F2
0 < itération < 40
• Tolérance initiale : 14%
• 3 groupes :
• Rouges = 10% ; Bleus =
F1
xmin = 16,5
F2
xmin = -15
45 % ; Verts = 45 %
• Agents (Rouges, E>6)
=> Jaunes
• Agents (Jaunes, E>6)
=> augmentation du seuil
• Immergence du groupe
émergent d’agents jaunes
40 < itération < 60
• Mêmes paramètres
• Environnement change
Adaptation
et
solution de
F2
Emergence
stable et
non-réactive
d’un groupe
d’agents
F1  F2
31
Quatre Modèles de Représentations Emergentes – 4MER
 Vers un Système Cognitif Intégral
 Couplage des quatre modèles : MER-II, MER-IE, MER-CI et MER-CE
Système Complexes Adaptifs (SCA)
Collectif
Agent
Individuel
Intérieur au SCA
Extérieur au SCA
Individuel / Intérieur
Individuel / Extérieur
-Modification et échange de fonctions
symboliques appartenant à l’architecture des
agents.
- La représentation est active dans le
guidage de l’organisation vers une forme
optimale.
< Systèmes Cognitifs Biologiques, Code
Génétique comme représentations naturelles>
-Modification et échange de fonctions
symboliques appartenant à l’architecture
des agents.
Collectif / Intérieur
Collectif / Extérieur
- Emergence d’organisations par
interactions collectives.
- La représentation est active dans le
guidage de l’organisation vers une forme
optimale.
< Activités Cognitives de Haut-Niveau,
Développement Cognitif, Fonctionnalités
Mentales >
- Emergence d’organisations par
interactions collectives.
-Représentation sémiotique (Interprétant,
Symbolique, Objet).
< Emergence du Langage >
-Représentation sémiotique (Interprétant,
Symbolique, Objet).
< Cognition Sociale, Mémoire Collective,
Représentation Sociale >
32
Approche Systèmes Complexes de la Cognition
• MER-CI de votre attention !
OTD
33
Wilber, K. (2000). Integral Psychology: Consciousness, Spirit,
Psychology, Therapy. Boston, MA: Shambhala.
Plan AGENT*AGENT
Individuel
Individual/Internal
Individual/External
Collective/Internal
Collective/External
AGENT
Extérieur
Collectif
AGENT
Intérieur
Plan SCA*AGENT
Individual
Individual/Internal
Individual/External
Collectif/
Intérieur
Collective/External
Agent
External CAS
Collective
Adaptive Complex systems (CAS)
Internal CAS