Task-oriented communicative capabilities of agents in collaborative virtual environments for training

par Mukesh Barange

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Pierre Chevaillier.

Le président du jury était Vincent Rodin.

Le jury était composé de Pierre Chevaillier, Vincent Rodin, Bruno Arnaldi, Sylvie Pesty, Nicolas Sabouret, Elisabetta Bevacqua.

Les rapporteurs étaient Bruno Arnaldi, Sylvie Pesty.

  • Titre traduit

    Des agents avec des capacités communicatives orientées tâche dans les environnements de réalité virtuelle collaboratifs pour l'apprentissage


  • Résumé

    Les besoins croissants en formation et en entrainement au travail d’équipe ont motivé l’utilisationd’Environnements de réalité Virtuelle Collaboratifs de Formation (EVCF) qui permettent aux utilisateurs de travailler avec des agents autonomes pour réaliser une activité collective. L’idée directrice est que la coordination efficace entre les membres d’une équipe améliore la productivité et réduit les erreurs individuelles et collectives. Cette thèse traite de la mise en place et du maintien de la coordination au sein d’une équipe de travail composée d’agents et d’humains interagissant dans un EVCF.L’objectif de ces recherches est de doter les agents virtuels de comportements conversationnels permettant la coopération entre agents et avec l’utilisateur dans le but de réaliser un but commun.Nous proposons une architecture d’agents Collaboratifs et Conversationnels, dérivée de l’architecture Belief-Desire-Intention (C2-BDI), qui gère uniformément les comportements délibératifs et conversationnels comme deux comportements dirigés vers les buts de l’activité collective. Nous proposons un modèle intégré de la coordination fondé sur l’approche des modèles mentaux partagés, afin d’établir la coordination au sein de l’équipe de travail composée d’humains et d’agents. Nous soutenons que les interactions en langage naturel entre les membres d’une équipe modifient les modèles mentaux individuels et partagés des participants. Enfin, nous décrivons comment les agents mettent en place et maintiennent la coordination au sein de l’équipe par le biais de conversations en langage naturel. Afin d’établir un couplage fort entre la prise de décision et le comportement conversationnel collaboratif d’un agent, nous proposons tout d’abord une approche fondée sur la modélisation sémantique des activités humaines et de l’environnement virtuel via le modèle mascaret puis, dans un second temps, une modélisation du contexte basée sur l’approche Information State. Ces représentations permettent de traiter de manière unifiée les connaissances sémantiques des agents sur l’activité collective et sur l’environnement virtuel ainsi que des informations qu’ils échangent lors de dialogues.Ces informations sont utilisées par les agents pour la génération et la compréhension du langage naturel multipartite. L’approche Information State nous permet de doter les agents C2BDI de capacités communicatives leur permettant de s’engager pro-activement dans des interactions en langue naturelle en vue de coordonner efficacement leur activité avec les autres membres de l’équipe. De plus, nous définissons les protocoles conversationnels collaboratifs favorisant la coordination entre les membres de l’équipe. Enfin, nous proposons dans cette thèse un mécanisme de prise de décision s’inspirant de l’approche BDI qui lie les comportements de délibération et de conversation des agents. Nous avons mis en oeuvre notre architecture dans trois différents scénarios se déroulant dans des EVCF. Nous montrons que les comportements conversationnels collaboratifs multipartites des agents C2BDI facilitent la coordination effective de l’utilisateur avec les autres membres de l’équipe lors de la réalisation d’une tâche partagée.


  • Résumé

    Growing needs of educational and training requirements motivate the use of collaborative virtual environments for training (CVET) that allows human users to work together with autonomous agents to perform a collective activity. The vision is inspired by the fact that the effective coordination improves productivity, and reduces the individual and team errors. This work addresses the issue of establishing and maintaining the coordination in a mixed human-agent teamwork in the context of CVET. The objective of this research is to provide human-like conversational behavior of the virtual agents in order to cooperate with a user and other agents to achieve shared goals.We propose a belief-desire-intention (BDI) like Collaborative Conversational agent architecture(C2BDI) that treats both deliberative and conversational behaviors uniformly as guided by the goal-directed shared activity. We put forward an integrated model of coordination which is founded on the shared mental model based approaches to establish coordination in a human-agent teamwork. We argue that natural language interaction between team members can affect and modify the individual and shared mental models of the participants. Finally, we describe the cultivation of coordination in a mixed human-agent teamwork through natural language conversation. In order to establish the strong coupling between decision making and the collaborative conversational behavior of the agent, we propose first, the Mascaret based semantic modeling of human activities and the VE, and second, the information state based context model. This representation allows the treatment of semantic knowledge of the collaborative activity and virtual environment, and information exchanged during the dialogue conversation in a unified manner. This knowledge can be used by the agent for multiparty natural language processing (understanding and generation) in the context of the CEVT. To endow the communicative capabilities to C2BDI agent, we put forward the information state based approach for the natural language processing of the utterances. We define collaborative conversation protocols that ensure the coordination between team members. Finally, in this thesis, we propose a decision making mechanism, which is inspired by the BDI based approach and provides the interleaving between deliberation and conversational behavior of the agent. We have applied the proposed architecture to three different scenarios in the CVET. We found that the multiparty collaborative conversational behavior of C2BDI agent is more constructive and facilitates the user to effectively coordinate with other team members to perform a shared task.


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