The mechanics of coordination and the evolution of cooperation : from computational modeling to evolutionary robotics design

par Arthur Bernard

Thèse de doctorat en Robotique

Sous la direction de Jean-Baptiste André et de Nicolas Bredèche.

Soutenue le 28-11-2016

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Informatique, télécommunications et électronique (Paris) , en partenariat avec Institut des Systèmes Intelligents et de Robotique / ISIR (laboratoire) .

Le président du jury était Nicolas Maudet.

Le jury était composé de Aurélie Beynier, Pierre-Henri Gouyon, Laurent Keller.

Les rapporteurs étaient Richard Watson, Guillaume Beslon.

  • Titre traduit

    Les mécanismes de la coordination et l'évolution de la coopération : de la modélisation computationnelle à la conception en robotique évolutionniste


  • Résumé

    La coopération est un comportement présent en abondance dans le vivant et central à la plupart des transitions majeures en évolution. Pourtant, son évolution est difficile à expliquer. En particulier, l'origine des comportements de coopération mutualiste, qui sont bénéfiques à tous les participants, à été peu étudiés. Dans cette thèse, nous nous intéressons au rôle de la coordination dans l'évolution de la coopération mutualiste à l'aide d'outils en robotique évolutionniste. Dans un premier temps, nous modélisons en robotique évolutionniste l'évolution de la coopération dans une tâche de chasse collective afin d'étudier l'influence des mécanismes sous-jacent aux comportements de coordination sur l'évolution de la coopération. Nous montrons notamment la nécessité d'utiliser des modèles qui considèrent les aspects plus pratiques du comportement. Dans un second temps, nous nous intéressons à la conception de robots coopératifs à l'aide de la robotique évolutionniste. Nous étudions notamment l'influence de la composition génétique des groupes de robots sur l'efficacité des comportements de coordination. Cette thèse contribue donc de deux manières différentes au sujet général de l'évolution de la coopération : par de la modélisation de problèmes biologiques et la conception de robots collectifs.


  • Résumé

    Cooperation is a behaviour that is prevalent in living beings and is central to most of the major transitions in evolution. Yet explaining its origin is a challenge. In particular, the evolution of mutualistic behaviours, where every individual benefits from this behaviour, has been relatively ignored. In this thesis, we are interested in the role of coordination in the evolution of mutualistic cooperation. To that end, we use tools from evolutionary robotics. First, we model the evolution of cooperation in a collective hunting task with evolutionary robotics. We want to study the influence of the underlying mechanisms of coordination behaviours on the evolution of cooperation. We reveal that it is necessary to consider modeling techniques that account for the more practical aspects of behaviours. Then, we are interested in the design of cooperative robots with evolutionary robotics. We study the influence of genetic team composition on the efficiency of coordination behaviours. Therefore, this thesis contributes to the general subject of the evolution of cooperation in two different manners: modeling biological problems and designing collective robots.


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