Ingénierie ontologique (PRIOWS)

Le Programme PRIOWS réalisé  entre 2088 et 2012 avait pour objectif général de développer les connaissances et les possibilités d’application relatives au Web sémantique et à l’ingénierie ontologique. Il s’est agit d’une une recherche collaborative entre Hydro-Québec, le Centre de recherche LICEF (TÉLUQ-UQÀM) et la compagnie CDS. Il vise à valoriser les outils innovateurs de modélisation graphique des connaissances et le prototype d’une plateforme d’assemblage (TELOS)  réalisés dans le cadre du réseau de recherche LORNET, dirigé par le Centre LICEF, dont les travaux se sont terminés à l’automne 2008.

PRIOWS fr

Composante A – Gestion de l’information technique (GIT)

Le projet GIT, réalisé par Hydro-Québec dans un contexte d’innovation en entreprise, est un élément central du projet de recherche présenté ici. Il consiste à concevoir, mettre en place et valider un système de gestion des connaissance pour le domaine « automatismes de production » à la Direction de la production d’Hydro Québec. Ce système consiste à gérer les banques d’informations techniques de l’entreprise à l’aide d’une représentation des connaissances à l’aide d’ontologies. L’ensemble de la démarche d’innovation prévue au projet GIT consiste à modéliser les connaissances, à référencer sémantiquement les ressources informationnelles et à interroger les ressources sur la base de ce référencement à partir de scénarios de travail.

Réalisations 

L’étape de “Réalisation de la demarche” a permis de développer des prototypes adaptés au contexte d’Hydro-Québec et de raffiner le développement des méthodes de travail associées à l’utilisation de ces outils. Les principaux travaux ont permis de produire les interfaces aux services offerts par GIT. On a aussi procédé aux ajustements des différents outils de la solution en interaction avec le personnel d’Hydro-Québec : éditeur de scénario, éditeur de connaissances, éditeur d’ontologies, système d’exploitation, exécuteur de scénarios. On a également produit des guides et un glossaire.

L’étape intitulée « Implantation de la démarche » a permis d’intégrer les services Web donnant accès aux bases de données techniques d’Hydro-Québec. Un outil de migration des instances de l’ontologie donnant un accès intégré aux bases de données a été produit en version préliminaire. L’exécuteur de scénario a passé quelques tests d’intégration permettant de corriger le mode autonome et sa synchronisation avec l’application serveur. La solution a été validée à la satisfaction du client et a fait l’objet d’un déploiement d’ici 2012

Composante B – Modélisation des connaissances semi-formelles en ontologies

Ces travaux ont visé à assurer la qualité des ontologies par un processus d’ingénierie ontologique en deux temps. Dans un premier temps, le mécanisme de cueillette doit être convivial et performant pour les experts de contenu; leurs connaissances explicites ou tacites doivent être extraites et structurées à l’aide d’outils qui favorisent l’expressivité des connaissances dans un modèle graphique semi formel. Dans un deuxième temps la connaissance recueillie doit subir une transformation et une formalisation afin d’être entreposée dans une ontologie, ce qui implique une analyse des processus de transformation d’un modèle semi formel et son soutient par des outils d’ingénierie ontologique.

Réalisations

Développement d’une méthode de modélisation semi formelle grâce à des activités de co-modélisation réalisées en collaboration avec divers partenaires dont une PME dans le domaine des services de notariat, la Société d’assurance automobile du Québec, et un projet de modélisation de l’expertise professorale en milieu universitaire. Un guide du modélisateur a été réalisé.

Développement de l’éditeur de modèles G-MOT grâce à des améliorations au principal outil de modélisation semi-formelle, l’éditeur graphique de TELOS, maintenant appelé G-MOT. Ajout de fonctionnalités nouvelles , notamment pour soutenir la collaboration dans la construction des modèles et l’aide à distance à de modélisateurs novices par des modélisateurs experts.

Outils de transformation en ontologies. Le système Ontocase, réalisé par Michel Héon dans le cadre de son doctorat,  prend à l’entrée un modèle semi formel, puis à l’aide de transformations, produit un modèle formel sous forme d’ontologie OWL-DLontologique. Des articles scientifiques ont été publiés dans des conférences internationales sur la transformation de modèles semi-formels en ontologies.

Composante C – Scénarisation des processus multi-acteurs

Ces travaux de recherche visent assurer la consistance et la complétude des scénarios de travail soutenant la gestion des connaissances et des scénarios d’apprentissage multi-acteurs. Plus spécifiquement, on vise ici le développement d’un cadre de référence pour la validation, dirigée par les connaissances et les compétences, des agrégats de ressources que sont les scénarios de travail ou de formation. Sur le plan technique, le défi consiste à spécifier un outil logiciel graphique permettant aux acteurs d’attribuer et de visualiser les compétences associées aux ressources, ainsi qu’à un scénario orchestrant ces ressources. Cet outil aura pour but d’assurer une distribution équilibrée des compétences sur les ressources et de faciliter la compréhension des résultats de la validation des agrégats quant à leur consistance et leur complétude.

Réalisations

Banque de scénarios G-MOT exécutables et opérations dans TELOS. Une banque de scénarios a été complétée, permettant d’expérimenter les transferts entre les éditeurs MOT+LD, G-MOT, et leur exécution dans TELOS. Le travail pour rendre les scénarios exécutables a porté fruit. Le gestionnaire de ressources TELOS contient maintenant une quarantaine de scénarios exécutables dans TELOS et une centaine de patterns pouvant être intégrés dans les scénarios. On a également étendu la banque d’opérations de TELOS d’une cinquantaine de cas. Ces opérations automatisées étendent les fonctionnalités de TELOS et peuvent maintenant être intégrés dans les scénarios.

Transformation des scénarios TELOS selon la norme IMS-LD. Une analyse des scénarios a permis de conclure à l’utilité de l’éditeur de scénarios G-MOT dans la conception d’unités d’apprentissage IMS-LD, beaucoup plus simple à utiliser que les éditeurs purement IMS-LD. Il permet de générer facilement tous les éléments essentiels tout en illustrant une vue d’ensemble du scenario, les relations entre les éléments ainsi que le suivi du flux des données entre eux. De plus, les objets préprogrammés (conditions, opérations) sont un gain de temps très important. Cependant, ce travail a permis d’identifier plusieurs améliorations à apporter à l’exportation de scénarios TELOS en IMS-LD, et davantage encore au niveau de l’importation dans TELOS.

Référenceur sémantique et recherche par connaissance et compétence. Un document de spécification du référenceur sémantique été finalisé. Le référenceur sémantique des ressources par les classes, instances et propriétés d’une ontologie de domaine a été terminé en octobre et validé. Il reste à le documenter par la suite. Il permet de référencer tous les types de ressources intégrés dans le gestionnaire de TELOS ou intégré dans un scénario d’activités. En parallèle, une ontologie de définition des compétences a été intégrée dans l’ontologie technique de TELOS en vue du référencement par compétence des composantes d’un scénario. Puis, le référenceur sémantique a été étendu au référencement par compétence de tous les types de ressource. Des outils de recherche des ressources selon leur référencement par connaissance ou par connaissance ont été développés, validés et intégrés dans TELOS. Trois types de recherche sont disponible : recherche simple (par un référent sémantique), recherche avancée (par une combinaison de référents) ou par ressources (selon la proximité des référents.

Composante D – Référencement des ressources par ontologies

Ces travaux de recherche ont pour objectif de mettre en place des méthodes et des outils pour assurer la construction, la maintenance et l’assurance qualité des ontologies.  Au niveau de la construction, les travaux se sont concentrés sur l’extraction des ontologies à parti de textes et la modularisation des ontologies pour la construction par réutilisation. Au niveau de la maintenance, on s’intéresse à la restructuration, à la confrontation et à la fusion des ontologies. Au niveau de l’assurance qualité, on vise à développer des protocoles d’évaluation pour la construction et la maintenance, ainsi que des métriques de mesure de qualité pour toutes les dimensions d’une ontologie (schéma, données, formel, etc.)

Réalisations 

Métriques de filtrage. Plusieurs métriques ont été élaborées, testées et utilisées dans une première implémentation du module de filtrage.  Pour l’ingénierie des ontologies, un document de spécification du cadre formel de restructurations et un document pour l’étude des techniques de filtrage ont été produits ainsi que des prototypes pour le codage étendu des ontologies OWL selon le format RCF et l’alignement des ontologies.

Intégration des modules dans une interface web.  Finalisation et tests de certains modules complexes comme le filtrage ou la modularisation. Livraison d’une plateforme complète pour la construction et la validation des ontologies. 

Composante E – Modèles usagers, personnalisation et assistance

Cette recherche a pour objectif de fournir une assistance aux acteurs d’un scénario dans un contexte dynamique, ouvert et évolutif. Un modèle sémantique des usagers d’un environnement de gestion des connaissances ou d’apprentissage a été élaboré fondé sur une représentation par ontologie des connaissances et des compétences d’un usager. Ce modèle peut s’enrichir au fil des activités de l’usager dans plusieurs domaines d’application, tout en soutenant ses activités par différents moyens. Sur le plan technique on a réaliser les outils d’un système d’assistance indépendant d’un éditeur de scénario, mais collaborant avec lui pour offrir des conseils sur l’exécution des tâches, le choix des ressources à utiliser et l’adaptation de la séquence des activités dans un scénario donné.

Modèle usager par compétences. L’ontologie d’un modèle usager par compétences a bénéficié des travaux d’une doctorante (Lucie Moulet) qui a complété ses travaux de thèse et soutenu avec succès son doctorat en informatique cognitive. Un prototype a été réalisé pour la connexion avec l’éditeur de scénario TELOS d’un modèle usager externe par compétences.

Système d’assistance à un scénario TELOSUn deuxième prototype du système d’assistance a été spécifié et réalisé avec la collaboration d’une deuxième doctorante (Rim Bejaoui). Ce second prototype est fondé sur la partie du modèle usager qui concerne sa progression dans un scénario, soit le modèle épisodique. Un éditeur de règles a été intégré à TELOS pour y spécifier le comportement d’un agent conseiller. L’intégration d’un système multi agent dans l’exécuteur de scénario, permet de gérer le modèle épisodique de l’usager. Un troisième prototype a permis de traiter la partie persistante du modèle usager fondée sur ses connaissances et ses compétences. L’éditeur de règle a été étendu pour permettre la comparaison des compétences dans les conditions de déclenchement des règles. On pourra ainsi recommander des ressources (documents, activités, acteurs) à consulter ou à réaliser, en fonction des compétences de l’usager.

PUBLICATIONS

ARTICLES AVEC COMITÉ DE LECTURE

  1. Paquette G. (2009) Ontology-Based Educational Modelling – Making IMS-LD Visual. Technology, Instruction., Cognition and Learning , Old City Publishing, Inc. (To be published in 2010)
  2. D. Rogozan et Paquette G. (2009) Ontology Evolution and the Referencing of Resources in Semantic Web Context, in D.Dicheva (ed), to be published in 2010
  3. M. Héon, G. Paquette, J.Basque (2009) Conception assistée, d’une ontologie à partir d’une conceptualisation consensuelle exprimée de manière semi-formelle. Journées francophones sur les ontologies (JFO 09) Tunis, Mai 2009
  4. Héon, M., Paquette, G., Basque, J. (2009). Illustration d’un scénario d’assistance à la conception d’une ontologie à partir d’un modèle semi-formel < http://ic2009.inria.fr/docs/posters/HeonPaquetteBasque_Poster_IC2009.pdf > .  Actes de IC 2009 – 20es Journées Francophones d’ingénierie des connaissances, Tunisie, mai 2009.
  5. Basque, J., Pudelko, B. (accepté). La comodélisation des connaissances par objets typés: Une stratégie pour favoriser le transfert d’expertise dans les organisations. Revue Télescope < http://www.telescope.enap.ca/ >  (Numéro spécial: Le transfert intergénérationnel des connaissances).
  6. Basque, J., & Pudelko, B. (2009).Intersubjective Meaning-Making in Dyads Using an Object-Typed Concept Mapping Software Tool for Learning < http://aris.teluq.uquebec.ca/LinkClick.aspx?fileticket=OCoGgyyoi28%3d&tabid=21727&language=fr-CA > . In P. L. Torres & R. C. V. Marriott (Eds.), Handbook of Research on Collaborative Learning Using Concept Mapping < http://www.igi-global.com/reference/details.asp?id=34574 >  (pp. 180-206). Hershey, PA:  Information Science Reference/IGI Global.
  7. Marino O., Aldana M.F., Cifuentes G., Garcia C.I., Osorio L.A. Méthodologie pour la construction de systèmes d’apprentissage en mode mixte, Sciences et Technologies de l’Information et de la Communication pour l’Éducation et la Formation, STICEF (papier soumis janvier 2010)
  8. Maina M, Marino O., Sound Learning Design method and language, Educational Technology Research & Development (papier soumis janvier 2010)
  9. Hotte, R (2010). Modèle d’appropriation de la fonction tutorale. In C. Depover, B. De Lièvre et A. Jaillet (éd.). Le tutorat en formation à distance, Bruxelles : De Boeck (à paraître).
  10. A. Zouaq et R. Nkambou (2009). Evaluating the Generation of Domain Ontologies in the Knowledge Puzzle Project. IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering, vol. 21, no. 11, pp. 1559-1572.
  11. A. Zouaq & R. Nkambou (2009). Enhancing learning objects with an ontology-based memory. IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering, vol. 21, no. 6, pp. 881-893. IEEE computer Society.

CONFÉRENCES et ARTICLES 

  1. G. Paquette (2009)  Learning Object Repositories – New challenges.  GLOBE conference, Tokyo, October 10-15.
  2. G. Paquette (2009) L’ingénierie pédagogique à base de competences. Colloque CIRTA-09, Québec, 16 novembre.
  3. G. Paquette (2009) Les TIC au service de la formation – État de l’art.  6ème conference formation du secteur de l’Énergie et des Mines, Alger, 1-2 décembre.
  4. G. Paquette (2009) Competencies: an Ontology, its Development and its Use. ShareTec Workshop, Venice, January 21-23
  5. Basque, J., Pudelko, B. (2009). Médiations épistémiques induites par l’usage de deux langages de construction de cartes de connaissances en situation d’apprentissage.  Communication au colloque de l’ACFAS, Ottawa, Mai 2009.
  6. Pudelko, B., Basque, J. (2009). L’apport d’une stratégie de construction collective d’une carte de connaissances à la réflexion sur l’action dans un programme universitaire professionnalisant. Communication au colloque de l’ACFAS, Ottawa, Mai 2009.
  7. Pudelko, B. (2009). La modélisation par objets typés : une méthode pour représenter la sémantique de l’action. Colloque « La modélisation dans la recherche qualitative ». Association pour la Recherche Qualitative, Université du Québec à Trois-Rivières, 6 novembre 2009.
  8. Hotte, R. (2010). A tutoring Scenario in Web based courses. In G.
  9. Paquette G. Visual Knowledge Modeling for Semantic Web Technologies: Models and Ontologies. Section 17.3 Modeling for Instructional Engineering. Hershey (Pennsylvania) : IGI Global (upcoming).
  10. Basque, J., Pudelko, B. (sous presse). Modeling for Learning. Dans Paquette, G., Visual Knowledge and Competency Modeling – From Informal Learning Models to Semantic Web Ontologies. Hershey, PA: IGI Global.
  11. Marino O., Scénarios pédagogiques et objets d’apprentissage pour un apprentissage en ligne viable et de qualité. Conférencier invité, 1er Rencontre sur la formation de professionnels à distance, Universidad Católica Cecilio Acosta UNICA, Maracaibo, janvier 2009
  12. Marino O, Assurance de qualité et viabilité de cours en ligne. Conférencier invité, Ambassade du Canada, Caracas, Venezuela, Février 2009.
  13. Marino O, L’apprentissage virtuel et la gestion des connaissances: deux stratégies pour former dans la société du savoir, Conférencier invité, 6ème expédition EduWeb, Université de Carabobo, Valencia, Venzuela, , 15 juillet 2009

RAPPORTS TECHNIQUES

  1. COMPOSANTE A :
    Spécification des besoins; Architecture fonctionnelle; Architecture technique de GIT; Éditeurs graphiques: Modèles semi-formels, ontologies et scénarios + documentation
  2. COMPOSANTE B :
    Application OntoCASE; Analyse des éditeurs graphiques; Méthode de modélisation des processus
  3. COMPOSANTE C :
    Banque de scénarios/patterns de workflows; Opérations TELOS, Définition d’un run-tim IMS-LD; Référenceur par compétences
  4. COMPOSANTE D :
    Référenceur sémantique (KRS); Apprentissage d’ontologies à partir de textes (État de l’art); Gestionnaire des changement complexes à l’ontologie
  5. COMPOSANTE E :
    Agents conseillers TELOS; prototypes 1 et 2;