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Jeudi 8 octobre 2026 9h30

Local: PK-2265

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TITRE : Couplage ontologique domaine-tâche: un cadre unifié pour la représentation et l'exécution des procédures de pilotage d'aéronef

Présenté par

Marc-Antoine COURTEMANCHE, personne doctorante en informatique cognitive

RÉSUMÉ

Dans les systèmes intelligents, la connaissance déclarative (décrivant les concepts, les états et les relations d'un domaine) et la connaissance procédurale (décrivant les actions à réaliser, leurs conditions et leurs effets) sont généralement représentées dans des formalismes distincts. Les ontologies excellent pour structurer la première, tandis que les systèmes de règles et les architectures cognitives prennent en charge la seconde. Cette séparation, bien qu'historiquement justifiée, introduit un découplage problématique : les procédures opèrent sur un domaine sans être formellement ancrées dans sa représentation, ce qui nuit à la cohérence, à la traçabilité et à l'explicabilité des systèmes.

Cette thèse défend l'idée qu'il est possible et avantageux de dépasser cette séparation en faisant de l'ontologie non seulement un support de représentation du domaine, mais également un cadre pour la représentation et l'exécution des procédures. Elle propose pour cela un cadre ontologique unifié, dans lequel une ontologie du domaine et une ontologie de tâches sont étroitement couplées via des règles de production, de sorte que chaque action est sémantiquement ancrée dans les concepts qu'elle mobilise.

Le cadre est validé dans le domaine exigeant du pilotage de l'Airbus A320, caractérisé par des procédures strictement normalisées (issues des manuels FCOM), un environnement dynamique intégrant cockpit, des systèmes embarqués et des conditions météorologiques, ainsi que des contraintes cognitives importantes liées à l'attention et à la charge mentale. Ce choix permet de démontrer que le cadre ontologique unifié va au delà d'un système formel, mais est un système opérationnel capable de piloter des comportements experts en temps réel.

La contribution est structurée en cinq articles. Le premier propose le métamodèle ontologique unifié et formalise les procédures de pilotage. Le deuxième démontre l'extensibilité du cadre en intégrant des dimensions cognitives, notamment la charge cognitive et l'attention, directement dans l'ontologie de tâches, sans en altérer la structure. Le troisième introduit un cadre d'exécution permettant d'activer le modèle en temps réel dans le simulateur X-Plane, réalisant la procédure de décollage de bout en bout. Le quatrième présente l'intégration du modèle dans un agent cognitif ACT-R, grâce à une passerelle transformant automatiquement les ontologies en mémoire déclarative et procédurale, produisant un pilote synthétique alimenté depuis une source unique et cohérente. Le cinquième propose une synthèse théorique du cadre, en confronte les propriétés (cohérence, extensibilité, exécutabilité, portabilité) aux approches existantes, et discute sa généralisation à d'autres domaines experts.

La contribution principale de cette thèse est d'ordre paradigmatique : elle démontre qu'une ontologie, lorsqu'elle intègre nativement les procédures comme entités sémantiquement ancrées, peut devenir un véritable moteur de décision. Le cadre proposé permet ainsi de réconcilier connaissance et action dans un formalisme unique, offrant des propriétés de cohérence, d'extensibilité, d'exécutabilité et d'explicabilité. Les perspectives ouvertes, notamment l'intégration avec les grands modèles de langage, et le rôle des ontologies comme support d'explicabilité pour l'IA moderne, positionnent cette contribution au cœur des enjeux actuels de l'intelligence artificielle de confiance.

Mots-clés : ingénierie ontologique, représentation des connaissances, ontologie de tâches, ontologie du domaine, règles de production, pilotage aéronautique, charge cognitive, ACT-R, agent cognitif, simulation de vol.

JURY D'ÉVALUATION

Engelbert Mephu Nguifo, professeur au département d'informatiique de l’Université Clermont Auvergne, France (membre externe)

Hakim Lounis, professeur au département d'informatique de l’Université du Québec à Montréal (membre interne)

Serge Robert, professeur au département de philosophie de l’Université du Québec à Montréal (membre interne et président du jury)

Valéry Psyché, professeure au département d'éducation de l'Université TELUQ (codirection de recherche)

Roger Nkambou, professeur au département d’informatique (direction de recherche)

juin 2026
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Résultats de recherche

Soutenance de thèse de Marc-Antoine Courtemanche, doctorat en informatique cognitive: «Couplage ontologique domaine-tâche: un cadre unifié pour la représentation et l'exécution des procédures de pilotage d'aéronef»