Le raisonnement à partir de cas (RàPC) ou case

Le raisonnement à partir de cas
(RàPC) ou case-based reasonning:
(CBR)
Support de cours
M2 Robotique (EFREI)
N. Abchiche
[e-mail] janvier 2011
Plan
1. Sources et principes de base du
RàPC.
2. Phases du cycle RàPC (élaboration,
Remémoration, Adaptation, Révision,
Mémorisation).
3. Exemples d’applications et d’utilisation
4. Problèmes liés à la conception de
RàPC
1.Sources et principes de base du RàPC.
• Les Frames, cadres ou schémas
(Minsky 74 et charniak 77-78)
• Les scripts (Shank 75 & Abelson 75):
encadrements d’évènements
• Les objets
1.Sources et principes de base du RàPC
Granularité importante : connaissances structurées relatives à un objet,
concept ou situation
Le mode de raisonnement privilégié utilisant les frames est la
classification, qui consiste à faire correspondre les individus avec des
stéréotypes.
Exemple 1 : les frame de Minsky
<frame vin :
sorte de : boisson
appellation :
(domaine : AOC/vin de pays)
(defaut: vin de pays)
(si besoin : demander appellation)
nature : (domaine : sec/demi-sec/doux/liquoreux/corsé)
degré alcool :
(intervalle : 9 à 15)
(défaut : 12)
producteur :
(si besoin : trouver nom sur étiquette)
robe : ... >

1.Sources et principes de base du RàPC
Les Frames
Pourquoi utiliser les Frames ?
Exemple 2 : Une personne a acheté une maison pourrait se traduire par le
triplet : (bought person house) ou bien par un réseau sémantique
Person-1 house-1
bought
instance instance
Person house
(instance person person-1)
(instance house house-1)
(bought person-1 house-1)
Astuce:
(instance transaction-13 transaction)
(actor transaction-13 person-1)
(object transaction-13 house-1)
(instance person person-1)
(instance house house-1)
Inconvénient : l’unité de la connaissance n’est pas suffisamment en valeur
1.Sources et principes de base du RàPC
Les Frames
On définit le Frame
(transaction
(actor person?)
(object house?))
(transaction-13 = (transaction
(actor person-1)
(object house-1))
(event event-1
(transaction
(actor person?)
(object house?)))
L’événement d'une transaction peut être représentée par un "event-token":
1.Sources et principes de base du RàPC
Les Frames
Convention d’écriture
(frame
(slot1
(facet 1 valeur 1)
(facet 2 valeur 2)
…
(facet n valeur n)
)
(slotq
(facet 1 valeur 1)
(facet 2 valeur 2)
…
(facet p valeur p)
)
)
•Situations typiques (scénarios
de la vie courante)
•Connaissance déclarative et
procédurale
•Valeurs par défaut
•Situation atypique
•Facettes des propriétés
•Démons
1.Sources et principes de base du RàPC
Les Frames
Exemple d‘instanciation
(airbus
(est-un avion)
(couleur
(domaine (b w r))
(defaut (w))
)
(dimension
(si-besoin (demander « quelle
est la longueur »))
(si-connu (calculer envergure))
)
(propriétaire (une société
(si besoin (demander "nom
société"))
(defaut (AF)))
)
(matricule (si-ajout (verif-format)))
)
(A320 (couleur (b))
(dimension (30m))
(propriétaire (AF))
(matricule (7689HG99))
)

1.Sources et principes de base du RàPC
Les Frames
• Incluent à la fois des connaissances déclaratives et
procédurales
• Gestion de valeurs par défaut
• Spécification d’exceptions (ou cas anormaux)
• Les valeurs des propriétés peuvent être spécifiées de
façon déclarative ou procédurale.
• Chaque attribut comporte des aspects particuliers
(facette) de la description des concepts qu’ils
représentent
• Les fonctions ou démons sont des procédures
attachées à un attribut (invoqués lorsque la valeur de
l’attribut est manipulée)
1.Sources et principes de base du RàPC
• Minsky: un modèle de mémoire
1.Sources et principes de base du RàPC
« quand on rencontre une nouvelle situation
(décrite comme un changement substantiel à
un problème en cours), on sélectionne dans
la mémoire une structure appelée "cadre"
(frame). Il s’agit d’une structure remémorée
qui doit être adaptée pour correspondre à la
réalité en changeant les détails
nécessaires. »
Minsky, un modèle de mémoire : principe
1.Sources et principes de base du RàPC
Les cadres
• Les informations contenues dans un cadre
sont de 3 sortes:
– Celle qui concerne son usage
– Celle qui indique ce qui peut arriver ensuite
– Celle qui indique ce qu’il convient de faire
en cas d’échec (ce qui est prévisible
n’arrive pas)
Minsky, un modèle de mémoire : les cadres

• Les cadres sont des situations "idéales" regroupées
en hiérarchie et sont reliés par les différences qui les
séparent
• Processus :
– Sélectionner un cadre (frame)
– Tenter d’appliquer le cadre (faire le bilan des buts non
atteints)
– Appliquer une technique d’adaptation-correction
– Synthétiser l’expérience pour l’ajouter à la bibliothèque de
techniques de correction
1.Sources et principes de base du RàPC
Les cadres
Minsky, un modèle de mémoire : processus
1.Sources et principes de base du RàPC
• « comprendre c’est expliquer »
• Problématique de la compréhension de
textes en langage naturel
• Utilisation des scripts pour expliquer
des situations
• Utiliser l’expérience concrète lors de la
construction des scripts
Schanck, auteur de l’expression “Case-Based
Reasonning"
1.Sources et principes de base du RàPC
commerçant
enter
s’installer
restaurant magasin
commander Être servi
payer
sortir
À sa place
restaurant
Au comptoir
magasin
classique
Être placé
Des scripts à la mémoire dynamique
1.Sources et principes de base du RàPC
• Dans une mémoire d’expériences organisée en
hiérarchie de généralisation,
• On recherche ce qui est le plus près du problème
courant
• On réutilise le script trouvé en le spécialisant dans le
contexte courant
• On réorganise la mémoire pour y intégrer le nouvel
épisode.
Des scripts à la mémoire dynamique

1.Sources et principes de base du RàPC
Problème source
Analogie (carré de l’analogie)
Problème cible
Solution source Solution cible
2. Phases du cycle RàPC
Entrée
cible
Élaboration
Remémoration
(srce,
sol(srce))
Sol(cible)
Sortie
Sol(cible)
corrigée
et validée
Adaptation
Validation
Mémorisation
(cible,
Sol(cible))
BaseDeCas
2. Phases du cycle RàPC
• Elaboration
– Mettre en forme le problème
– Tenter d’inférer des informations
susceptibles de compléter sa description
– Anticiper l’adaptabilité du cas
– Filtrer la description du cas
2. Phases du cycle RàPC
• Remémoration
– Sélectionner un cas source de la base de cas
similaire au cas cible
– Similarité: degré d’appariement entre 2 cas
• Recherche de correspondances entre descripteurs
• Calcul du degré d’appariement entre descripteurs
• Pondération éventuelle des descripteurs dans le cas
– Mesures de similarités
• Prendre en compte la structure
• Mesures de comparaisons : similitudes et dissimilitudes
• Prendre en compte les historiques
– Aspects de la similarité
• K-plus proches voisins
• Agrégation
• Approches inductives