Developpements d'outils d'aide au diagnostic en contexte incertain

par Ahmed Mabrouk

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Christophe Gonzales et de Karine Chevalier-Jabet.

Le jury était composé de Simon De Givry, Pierre Marquis, Patrice Perny.

Les rapporteurs étaient Philippe Leray, Simon De Givry.


  • Résumé

    Le diagnostic des scénarios d'accidents nucléaires graves représente un enjeu majeur pour la sûreté nucléaire et la gestion de crise. Le problème est complexe à cause de la complexité des phénomènes physiques et chimiques sous-jacents des accidents graves, la difficulté de la compréhension des différentes corrélations entre ces derniers, et de surcroît la rareté des base de données descriptives. Ainsi, ce travail de thèse vise à proposer un outil dédié à la modélisation et au diagnostic des scénarios d'accident à base de réseaux bayésiens. L'usage des réseaux bayésiens reposera sur l'apprentissage à partir de bases de données de calculs créés avec le logiciel de calcul d'accident grave ASTEC. Dans ce contexte, l'utilisation des réseaux bayésiens a été, tout au long de ce travail doctoral, sujet à de nombreuses difficultés, notamment l'apprentissage de ces derniers à partir des données accidentelles qui, suite à de nombreuses études menées, ne se sont avérées pas tout à fait pertinentes pour mener à bien cette tâche. Ces difficultés proviennent principalement du fait que les données utilisées sont d'un coté de nature continue et de l'autre côté reliées à la fois par des relations déterministes et probabilistes. Ces deux contraintes posent un sérieux problème pour les algorithmes de construction des réseaux bayésiens qui supposent à la fois que toutes les relations entre variables sont de nature probabiliste et l'ensemble des variables utilisées sont de nature factorielle (ou discrète). Concernant le premier point, nous avons proposé un nouvel algorithme d’apprentissage de structure utilisant un ensemble de nouvelles règles (dont l'efficacité a été prouvée théoriquement et expérimentalement). Concernant l’étape de discrétisation, nous avons proposé une approche multivariée, qui d’après une étude expérimentale détaillée, nous a permis de pallier les inconvénients des algorithmes de l'état de l'art tout en minimisant la perte de l’information lors de la transformation des données.

  • Titre traduit

    Development of a diagnostic support tools in uncertain context


  • Résumé

    The diagnosis of severe nuclear accident scenarios represents a major challenge for nuclear safety and crisis management. The problem is complex and remains until now one of the main research topics due to the complexity of the physical and chemical phenomena underlying severe accidents, the difficulty in understanding the different correlations between them, and in addition the unavailability of efficient public datasets. Thus, the purpose of this thesis is to propose a dedicated tool for modeling and diagnosis of accident scenarios based on Bayesian networks. The learning process of the Bayesian networks is based on the use of databases created with the ASTEC severe accident software. It should be emphasized that the use of Bayesian networks in this context has faced many challenges, notably the learning process from the accidental data which, after numerous studies, has been doomed to be ineffective to address efficiently this task. These difficulties arise mainly because the used data contains on the one hand, many continuous variables and on the other hand a set of both deterministic and probabilistic relationships between variables. These two constraints present a serious problem for the learning algorithms of Bayesian networks because these latter assume that all relationships between variables are probabilistic and all the used variables in the datasets are factorial (or discrete). Concerning the first point, we proposed of a new structure learning algorithm based on the use of a set of new rules (whose effectiveness has been proven theoretically and experimentally). Regarding discretization step, we proposed a multivariate approach which, according to a detailed experimental study, has enabled us to overcome the drawbacks of these latter while minimizing the information loss during the data transformation.

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