Apprentissage de Modèle d'Actions basé sur l'Induction Grammaticale Régulière pour la Planification en Intelligence Artificielle

Action Model Learning based on Regular Grammar Induction for AI Planning

• Auteur / Autrice : Maxence Grand
• Direction : Damien Pellier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 14/12/2022
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique de Grenoble
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Artificial intelligence and robotics (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Massih-Reza Amini
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gérard Bailly
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Bernard Henri Buffet, Dominique Duhaut

Mots clés

Mots clés contrôlés

Apprentissage automatique

Intelligence artificielle

Mots clés libres

Planification automatique

Apprentissage de modèles d'actions

Induction grammaticale régulière

AI Planning

Action Model Learning

Regular Grammar Induction

Résumé

Le domaine de l’intelligence artificielle vise à concevoir des agents autonomes capables de percevoir, d’apprendre et d’agir sans aucune intervention humaine pour accomplir des tâches complexes. Pour accomplir des tâches complexes, l’agent autonome doit planifier les meilleures actions possibles et les exécuter. Pour ce faire, l’agent autonome a besoin d’un modèle d’action. Un modèle d’action est une représentation sémantique des actions qu’il peut exécuter. Dans un modèle d’actions, une action est représentée à l’aide (1) d’une précondition: l’ensemble des conditions qui doivent être satisfaites pour que l’action puisse être exécutée et (2) des effets: l’ensemble des propriétés du monde qui vont être modifiées par l’exécution de l’action. La planification STRIPS est une méthode classique pour concevoir ces modèles d’actions. Cependant, les modèles d’actions STRIPS sont généralement trop restrictifs pour être utilisés dans des applications réelles. Il existe d’autres forme de modèles d’actions: les modèles d’actions temporels permettant de représenter des actions pouvant être exécutées en concurrence, les modèles d’actions HTN permettant de représenter les actions sous formes de tâches et de sous tâches, etc. Ces modèles sont moins restrictifs, mais moins les modèles sont restrictifs plus ils sont difficiles à concevoir. Dans cette thèse, nous nous intéressons aux méthodes facilitant l’acquisition de ces modèles d’actions basées sur les techniques d’apprentissage automatique.Dans cette thèse, nous présentons AMLSI (Action Model Learning with State machine Interaction), une approche d’apprentissage de modèles d’actions basée sur l’induction grammaticale régulière. Dans un premier temps nous montrerons que l’approche AMLSI permet d’apprendre des modèles d’actions STRIPS. Nous montrerons les différentes propriétés de l’approche prouvant son efficacité: robustesse, convergence, requiert peu de données d’apprentissage, qualité des modèles appris. Dans un second temps, nous proposerons deux extensions pour l’apprentissage de modèles d’actions temporels et de modèles d’actions HTN.

The field of artificial intelligence aims to design and build autonomous agents able to perceive, learn and act without any human intervention to perform complex tasks. To perform complex tasks, the autonomous agent must plan the best possible actions and execute them. To do this, the autonomous agent needs an action model. An action model is a semantic representation of the actions it can execute. In an action model, an action is represented using (1) a precondition: the set of conditions that must be satisfied for the action to be executed and (2) the effects: the set of properties of the world that will be altered by the execution of the action. STRIPS planning is a classical method to design these action models. However, STRIPS action models are generally too restrictive to be used in real-world applications. There are other forms of action models: temporal action models allowing to represent actions that can be executed concurrently, HTN action models allowing to represent actions as tasks and subtasks, etc. These models are less restrictive, but the less restrictive the models are the more difficult they are to design. In this thesis, we are interested in approaches facilitating the acquisition of these action models based on machine learning techniques.In this thesis, we present AMLSI (Action Model Learning with State machine Interaction), an approach for action model learning based on Regular Grammatical Induction. First, we show that the AMLSI approach allows to learn (STRIPS) action models. We will show the different properties of the approach proving its efficiency: robustness, convergence, require few learning data, quality of the learned models. In a second step, we propose two extensions for temporal action model learning and HTN action model learning.