Recherche et développement de méthodes informatiques innovantes de formation assistée par ordinateur : application aux systèmes énergétiques pour le bâtiment

Research and development of new methods of computer assisted learning : application to energy systems for buildings

• Auteur / Autrice : Khalid Mekouar
• Direction : Roger Pelletret
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'ingénieur
• Date : Soutenance en 1991
• Etablissement(s) : Nice
• Jury : Président / Présidente : Lucien Elegant
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : J.-G. Sender, A. Mazza
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Daniel Cabrol-Bass, Xavier Berger

Mots clés

Mots clés contrôlés

Économies d'énergie

Chauffage -- Régulation

Simulation par ordinateur

Systèmes experts (informatique)

Intelligence artificielle

Enseignement assisté par ordinateur

Mots clés libres

Terre, océan, espace

Résumé

Ce travail de thèse traite principalement de la pertinence de l'utilisation de certaines techniques, dites avancées, de l'informatique pour l'EAO (Enseignement assisté par Ordinateur). Il a pour objet de définir les voies à suivre pour réaliser des logiciels de formation (et plus généralement d'information) destinés au monde du bâtiment (au sens large). Ces logiciels reposent sur une conception de l'EAO où l'ordinateur est réellement utilisé pour apporter un plus au transfert des connaissances, c'est-à-dire pour réaliser des taches difficiles, voire impossibles, à réaliser avec les moyens traditionnels de transferts des connaissances ; il s'agit notamment d'utiliser l'ordinateur en tant que simulateur, soit du comportement des ouvrages, soit de l'environnement professionnel dans le monde du bâtiment. Dans une première partie, un panorama assez large des techniques actuelles appliquées ou applicables à l'EAO est tracé (EAO traditionnel, systèmes experts. . . ). Il est en particulier montré comment et pourquoi certaines techniques d'intelligence artificielle pourraient être appliquées à l'EAO ; la notion d'EIAO (Enseignement Intelligemment Assisté par Ordinateur) est introduite. Une architecture d’EIAO est proposée ; l'accent est mis en particulier sur le modèle de l'apprenant. Par ailleurs, des aspects connexes sont abordés : méthodologie de développement, communication homme-machine et outils de développement. Il est proposé une méthodologie de développement d'EIAO visant à l'efficacité tout en ménageant un niveau de qualité élevé des produits logiciels. Cette méthodologie intègre la prise en compte des spécificités requises du dialogue homme-machine et suppose l'utilisation de certains outils logiciels ; il est en particulier montré que, pour les applications visées (qui intègrent des simulateurs) il fallait pouvoir avoir recours à un langage informatique bien adapté au calcul numérique (comme, par exemple, Pascal ou Fortran). La seconde partie de ce mémoire est consacrée aux applications dans le domaine « Energie et Bâtiment ». Après un bref descriptif des EAO existants, une application d’une partie des concepts généraux développés dans la première partie du mémoire est décrite. Cette application concerne un EIAO destiné aux professionnels ou futurs professionnels de la régulation des systèmes de chauffage. L’utilisation d’un modèle simplifié de l’apprenant est testée ; elle montre les limites de tels modèles. Ce travail a conduit à la réalisation d’un logiciel d’EIAO, le didacticiel « Régulation 1 », produit par l’AFME (Agence Française pour la Maîtrise de l’Energie)

This research work deals mainly with the possibilities of applying AI (Artificial Intelligence) techniques to CAL (Computer Assisted Learning). The goal is to define what are the main AI techniques which could be used to improve efficiently CAL programs in the world of « Energy and Building » ; and also, to define precisely for what have they to be used and how can they be applied. The CAL programs to which we think use really the computer to transfer knowledge which cannot be easily transfered usual instructions means ; the idea is to used the computer basically to simulate either the thermal behavior pf buildings or the real working environment in which the learner will be involve. In the first part of this document, the present used of useable techniques in CAL are presented (Tutorials, Expert systems…). It is shown why and how some AI techniques could be used ; the concept of ICAL (Intelligent Computer Assisted Learning) is defined ; a program structure for ICAL is proposed ; the interest of developing user model is underline. Moreover, some other subjects linked to ICAL development are discussed : development methodology, human-machine interface and development tools. A development methodology is proposed, it aims to produce ICALs with efficiency, but without reducing the quality level. This methodology takes into account the constraints due to the specific approach of the human-machine dialogue which is needed. It is shown that, for the kind of ICAL software which are to be developed, a computer language (as Pascal or Fortran) allowing powerful numerical simulations has to be used. In the second part of this documents, the existing CAL or ICAL software in the domain of « Energy and Building » are described ; then a new software, for which some AI techniques are used, is developed ; this software is for people working in the building industry, specialized in designing and maintaining hot water central heating systems and their control/command devices. In this frame, a simplified user model has been tested ; then, the limits of such simplified model have been demonstrated. At the end, this work leads to develop a marketable ICAL software called « Regulation 1 » and produced by AFME (French Agency for Energy Management)