Using culture and values to support flexible coordination

par Loïs Vanhée

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Jacques Ferber et de John-Jules Charles Meyer.

  • Titre traduit

    Coordonner flexiblement en utilisant des cultures et des valeurs


  • Résumé

    Cette thèse propose une méthode pour coordonner flexiblement des Systèmes Multi-Agents (SMA). Plus en détails, nous étudions comment influencer des agents artificiels afin que, collectivement, ils atteignent des objectifs complexes et/ou dynamiques dans des environnements eux-aussi complexes et dynamiques (ex: un groupe de robots pour secourir les victimes lors d'un désastre, qui peut s'adapter à une grande variété de dangers, conditions climatiques, état des victimes).Dans ce but, nous avons d'abord étudié pourquoi, dans les sociétés humaines, les humains parviennent à coordonner relativement flexiblement mais pas leurs contreparties artificielles (agents des SMA). Cette opposition peut être grandement expliquée à l'aide d'un facteur clef : la culture. Les humains qui partagent un même bagage culturel se coordonnent flexiblement plus facilement, car ils ont une idée commune de ce que "travailler ensemble" veut dire. A contrario, les agents n'ont pas ce bagage et leurs échecs pour travailler ensemble s'apparente souvent à des chocs culturels.Ainsi, notre objectif consiste à répondre à la question suivante: peut-on utiliser une culture semblable à celle des humains comme un outil coordonner les SMA (et si oui, comment) ? Pour répondre à cette question, il nous faut d'abord expliquer : comment intégrer une culture semblable à celle des humains dans un SMA? Cette seconde question en soulève une troisième à étudier en premier : comment est-ce que la culture influence la manière dont la coordination se passe dans les sociétés humaines ?1- Nous montrons que de manière générale, la culture influence les décisions individuelles prises en situation d'interaction (ex: au travers d'attentes, de manière d'agir et de raisonner). Cette influence mène à l'occurrence de schémas d'interaction abstraits, récurrent et cohérents, qui, généralement, améliorent la performance collective. Ensuite, nous spécifions comment les principaux mécanismes l'influence connue de la culture (ex: importance culturelle accordée au pouvoir, aux règles) appliquent spécifiquement en situation de coordination (ex: la culture influence si les dirigeants donnent des ordres vs. des propositions à leurs subordonnés).2-Nous montrons comment répliquer les mécanismes l'influence de la culture sur la coordination dans les SMA. Tout d'abord, puisque la culture est fondée dans les décisions individuelles, nous mettons en avant un mécanisme de décision humain clef qui, à la fois, est sensible à la culture et influence la coordination. Ce mécanisme se trouve dans les valeurs, ce que les gens considèrent comme "bien" ou "important" (ex: honnêteté, discipline, autonomie). Ensuite, nous intégrons ces valeurs dans une architecture agent capable de prendre des décisions en situation de coordination. Enfin, nous illustrons que notre architecture peut en effet reproduire l'influence de la culture sur la coordination à travers de deux simulations qui répliquent des phénomènes culturels en situation de coordination connus.3-Nous étudions comment ces valeurs, inspirées des valeurs humaines, peuvent être utilisées coordonner des SMA. Tout d'abord, nous étudions pour quels problèmes les valeurs offrent un moyen opérationnel pour soutenir la coordination. A l'instar des sociétés humaines, les valeurs sont particulièrement offrent un haut niveau de flexibilité, quand les agents doivent raisonner eux-même pour établir une coordination. Puis, nous étudions les détails techniques à considérer pour utiliser en pratique des valeurs pour coordonner flexiblement des SMA (ex: quelles valeurs choisir ? Comment les représenter ?).En résumé, cette thèse met en évidence que les principaux mécanismes de l'influence de la culture sur la coordination (en particulier, grâce à l'influence de la culture sur les valeurs) peuvent être répliquées au sein des SMA. De plus, nous montrons que ces mécanismes peuvent être manipulés dans le but de coordonner des SMA.


  • Résumé

    This thesis proposes a method for supporting flexible coordination in multi-agent systems (MASs). In other words, we aim at influencing societies of artificial agents such that they can handle complex or evolving environments and collective goals (e.g. robots providing an emergency support capable of handling various hazards, climatic conditions, status of victims).Towards achieving this goal, we first investigated why in human societies, for which MASs can be seen as an ``artificial" counterpart, humans manage to coordinate relatively flexibly comparatively with artificial agents in MASs. We discovered that culture is a key factor of this relative success. Briefly, when humans share a cultural background, they manage to coordinate more flexibly because they share a common idea about what ``working together'' means. Conversely, artificial agents miss this aspect, leading in turn to coordination failures that can are similar to cultural clashes.The lack raises our goal: we want to better understand how culture can be integrated within and used for coordinating artificial societies. This goal raises the following research question: (how) can human-like culture be used as a tool for supporting coordination in artificial societies? As a preliminary step for answering this question, we need first to answer this question: (how) can the influence human-like cultures be integrated within artificial societies? In turn, this question raises a third one to be answered first: how does culture influence coordination in human societies?As a first step, we expand general theories of culture for conceptualizing its influence in the context of coordination. From a generic perspective, we explain that culture influences individual decisions that support matching expectations and coherent interaction patterns, leading in turn to (generally) better collective performance. From a more specific perspective, we specify how the core acknowledged patterns of the influence of culture (e.g. cultural importance given to power status, to rules) apply in the context of coordination (e.g. culture influences the likeliness that leaders are (made) responsible for making decisions for subordinates vs. proposing alternatives).As a second step, we study how to replicate human-like influences of culture on coordination within artificial societies. First, since culture is grounded within individual decisions, we investigate the core culturally-sensitive decision aspects that impact the most (flexible) coordination in human societies. We discover that values, what people consider as ``good'' or ``important'' (e.g. honesty, obedience, autonomy), constitute such an aspect by deeply supporting a wide range of (interaction-related) decisions. Then, for illustrating how to replicate influence of culture within artificial societies, we build an value-sensitive agent decision architecture that can make coordination-related decisions. Finally, we illustrate that our architecture can replicate the influence of culture on coordination through two simulations that replicate known coordination-related cultural phenomena.As a third step, we study how human-like values can be used for supporting coordination in artificial societies. First, we investigate the range of coordination problems for which values can offer an operational means for supporting coordination. As in human societies, values are particularly adequate for problems with complex and dynamic environments, requiring agents to make coordination-related decisions. Then, towards concretely implementing values, we study the technical details to consider when using values for supporting flexible coordination (e.g. how to concretely design values and integrating them within decision processes).


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