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Objectifs de recherche
Le but poursuivi par l'équipe PLIAGE est
la conception et la réalisation de
systèmes à forte capacité de
déduction. Elle s'intéresse
particulièrement à la
spécification logique de ces systèmes
et à leur mise en oeuvre grâce
à des techniques d'Intelligence Artificielle
et à la Programmation Logique avec
Contraintes. Les retombées attendues, en
terme de propositions et de réalisations,
concernent ces trois domaines.
Dans la mesure où toute proposition de
méthode ou d'outil informatique
nécessite des réalisations effectives
dans un domaine d'application, nous
considérons principalement les applications
qui relèvent de l'EIAH(Environnements
Interactifs pour l'Apprentissage Humain), de l'ERP
(Enterprise Resource Planning) et, plus
récemment, de la bioinformatique.
Nous poursuivons des études concernant
l'enseignement de la géométrie
(système GDRev, Géométrie
Dynamique Réversible) et concernant celui de
la programmation (système CIA-PVS,
Constructions d'Itérations Assistées
par PVS, Prototype Verification System). Le domaine
de l'ERP (Enterprise Resource Planning) est
abordé via la planification d'ateliers
et la vision déclarative d'un système
de gestion de production pour une PME (Petite ou
Moyenne Entreprise) et celui de la bio-informatique
via une première étude menée
avec une équipe du MGH (Massachussets
General Hospital Cancer Center) et plusieurs
projets qui ont débuté en liaison
avec la création de la génopole
Rhône-Alpes.
Résultats majeurs
- L'ambition des systèmes
GéoSpécif puis GDRev que nous
avons produits est de fournir un langage de
programmation géométrique de type
"déclaratif" par opposition à
des systèmes tels que
Cabri-géomètre qui fournissent un
langage de programmation
géométrique "impératif".
Les problèmes principaux auxquels nous
avons du faire face face relèvent de la
construction automatique de figures à
partir de spécifications logiques et donc
de la résolution de contraintes
géométriques : cohérence
(vérification efficace de contraintes
redondantes grâce à un calcul exact
dans les nombres "constructibles"),
complétude (obtention de toutes les
constructions à partir des objets de la
spécification par la construction
automatique de modèles et la
vérification logique de
propriétés), performances (par la
découverte d'une construction à la
règle et au compas connaissant une
résolution par contraintes
numériques), puissance de
résolution (par coopération de
solveurs, i.e. calcul linéaire, calcul
quadratique partiel, calcul sur intervalles,
ajout automatique d'objets et de
propriétés et démonstration
automatique symbolique), interface (il s'agit
d'une part de la définition des deux
langages d'interface, logique et graphique, de
leur coopération et de leur
méthodologie d'utilisation et d'autre
part de l'acquisition de contraintes soit sous
forme de clauses déduites de sous-figures
soit à partir d'un dessin assorti
d'exemples et de contre-exemples fournis
à la demande permettant
l'apprentissage).
- Concernant l'enseignement de la
programmation, la conception de CIA-PVS,
sous la forme d'une théorie PVS a permis
de modéliser d'une façon
satisfaisante une méthodologie de
construction correcte d'itérations
procédant par dérivation du
programme à partir de la
spécification par des étapes
élémentaires prouvées.
L'expérimentation en classe (sur une
centaine d'étudiants de Maîtrise en
99-2000, 2000-2001 et 2001-2002) a donné
de très bons résultats.
L'évaluation de la puissance de
résolution de PVS s'est
révélée satisfaisante dans
ce cadre pédagogique qui nécessite
la constitution de bibliothèques de
lemmes.
- Concernant l'ERP, une étude
d'un système de planification de gammes
de fabrication d'habillage de bouteilles
(capsules de surbouchage, muselets,
étiquettes) a été
menée avec la Société
SPARFLEX d'Epernay. Dans un cadre APS (Advanced
Planning and Scheduling), son originalité
majeure réside dans l'emploi de
compositions judicieuses de planifications
partielles pour concevoir un algorithme efficace
résolvant des planifications de
très longue durée. Cet algorithme
est écrit en CHIP (Constraint Handling In
Prolog) proposé par la Sté COSYTEC
(Orsay) et utilise de façon judicieuse la
notion de "contrainte globale" grâce
à des heuristiques
d'énumération appropriées.
Le module de planification qui a
été produit possède une
interface métier reposant sur la notion
de "panier de gammes". Ses performances sont
très satisfaisantes, de l'ordre de la
minute pour un jeu de 2000 opérations. En
continuation, une autre étude, portant
sur la conception d'un langage déclaratif
pour la définition de postes
métier intégrés dans un
entreprise, a donné lieu à une
première réalisation. Ce travail a
du malheureusement être interrompu.
- Concernant la bio-informatique, une
étude en coopération avec une
équipe du MGH (Mass. Gen. Hosp., Boston)
a été entreprise sur le
problème difficile de la
prédiction des interactions entre
protéines. L'organisme cible est C.
elegans, le premier multicellulaire qui a
été séquencé. Il
s'agit de déterminer, à partir
d'exemples d'interactions produits par
expériences "double hybride", des
règles d'interaction, dans l'espoir de
guider convenablement les biologistes dans leurs
expérimentations. Grâce à un
support financier du programme EURODOC de la
Région Rhône-Alpes, le recueil et
la structuration des données ont pu
être effectués à Boston. Ce
travail a abouti à la constitution de la
base de données InterDB qui regroupe la
majeure partie des interactions
protéine-protéine connues
expérimentalement. Les protéines
sont décrites à partir des
caractéristiques fournies par la base de
données SWISSPROT et des domaines
qu'elles contiennent. L'exploitation d'InterDB
pour la prédiction est assurée
grâce à un algorithme puissant
d'extraction d'ensembles fréquents et de
post-traitements paramétrés par
des seuils.
D'autres études ont été
menées: analyse par apprentissage
(inférence de grammaires et approches
statistiques) du 3'UTR chez C.elegans,
apprentissage (par programmation logique avec
contraintes et élimination de
surcontraintes) de la courbure de l'ADN
engendrée par la fixation d'une
protéine activatrice de la transcription.
Enfin, de nouveaux travaux ont
démarré: analyse du transcriptome,
reconstruction de voies métaboliques,
reconstruction de réseaux d'interaction de
gènes.
Perspectives de recherche
La programmation par contraintes et plus
particulièrement la programmation logique
avec contraintes représente une technologie
dont l'impact sera déterminant en
informatique. Elle permet en effet de
réduire considérablement le
coût du passage de la spécification au
programme ainsi que la documentation et la
maintenance de ce dernier. De plus, par son aspect
déclaratif, elle présente une
approche apprentissage naturelle. Elle
connaît une essor certain, surtout en France
qui est leader en ce domaine. Cet essor doit
être conforté par des
expérimentations plus nombreuses et plus
conséquentes. Nos études porteront
sur des applications permettant de dégager
de nouveaux algorithmes de résolution et de
proposer des approches méthodologiques
comportant éventuellement d'autres
technologies: les notions de contrainte globale et
de contrainte flexible nous semblent
particulièrement intéressantes dans
cette perspective. Ces études concerneront
en particulier :
- la mise au point du prototype du
système GDRev expérimentable par
de réels usagers.
- des travaux, à partir de nos
expériences sur de larges promotions du
système CIA-PVS, concernant la
constitution de bibliothèques de lemmes,
l'élaboration d'interfaces et la
modélisation de la construction d'autres
structures de programmation.
- la poursuite des projets déjà
entamés en bio-informatique: interaction
protéine-protéine (en prenant
avantage des récentes
expérimentations et des propositions
d'ontologie sur les protéines), analyse
du transcriptome (par classification sur des
données normalisées),
reconstruction de voies métaboliques (par
recherche de chemins de réactions
équilibrés entre substrat et
produit), reconstruction de réseaux de
gènes (par contraintes sur intervalles
appliquées à des profils
d'expression de gènes). De plus, nous
songeons dans l'avenir à nous impliquer
dans des projets relatifs aux protéines
tels que leur sur-expression (analyse à
partir de succès et
d'échecs).
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