CC BY
16УДК 004.822
F.-Y. Villemin
Conservatoire National des Arts et Metiers (France, Paris)
LES RÉSEAUX ÉLECTRONIQUES DE CONNAISSANCES
The development of the technologies of information (XML and especially OWL), combined with artificial intelligence (ontology or formal, explicit specification of a shared conceptualization of a domain knowledge), promises a new mean of spreading knowledge, the electronic knowledge networks in which each member of a community is represented by an intelligent agent, which stores its knowledge. There is a general agreement for ontologies representing very basic knowledge (e.g. physical systems). Specific ontologies have been built on top of more general ones, allowing its inter-operability, reuse, and sharing of knowledge among other agents, and, consisting in a piece of a future electronic encyclopedia.
Интеграция современных технологий представления информации (языкXML и особенно OWL) с искусственным интеллектом (онтология или формализация предметной области, спецификация знаний предметной области) ведет к созданию новых средств распространения знаний ~ электронных сетей знаний, в которых каждый член сообщества представлен интеллектуальным агентом. Общие соглашения для онтологий предметной области представляются элементарными знаниями (например, физические системы). Специальные онтологии создаются на основе более общих онтологий, что обеспечивает совершенствование процессов описания и совместного использования онтологий, а также позволяет создавать части будущей электронной энциклопедии.
Les nouveUes technologies de l'information et des communications (TIC) vont plus transformer la transmission des connaissances que ne l'a fait en son temps l'invention de l'imprimerie en 1440 par Gutenberg.
1. La société de la connaissance
Il y a trois ans Bill Gates déclarait que "la société du XXI ème siècle sera une société de connaissance".
En effet, l'actuelle société de l'information va donner naissance à une société de la connaissance ou à une économie du savoir, c'est-à-dire, à une "économie fondée sur la connaissance et l'innovation technologique, qui permet la constitution d'un réseau de savoir-faire..." [définition de l'Office Québécois de la Langue Française],
Les entreprises sont constituées de plusieurs formes de capitaux, en particulier :
- Le capital immatériel qui regroupe, en autre, le potentiel d'une marque et la qualité de sa base clientèle...
- Le capital intellectuel qui consiste en la connaissance intrinsèque de l'entreprise et le savoir-faire de ses employés. Un acteur (collectif ou individuel) dans l'entreprise ou dans l'organisation recèle des connaissances dès lors qu'il est capable d'effectuer une performance "experte" visible et objective.
Les savoir-faire constituent le capital intellectuel d'une entreprise. Ce capital n'est pas évalué, n'est pas mis en valeur, ni même protégé...
Cette économie du savoir concerne toutes les connaissances et les compétences mobilisées dans les différents domaines de l’activité économique: technologie, organisation et management, caractéristiques des marchés... Elle se caractérise par une accélération du rythme de l’innovation, par une production de plus en plus collective des savoirs et par une croissance massive de leur diffusion grâce aux technologies de l'information et des communications. Toutes les activités économiques sont concernées : les activités où la production de savoir est intentionnelle (recherche-développement) ainsi que les activités où elle résulte d’un processus d’apprentissage (la production des biens et services). Traditionnellement on parle de savoir codifié et de savoir tacite :
- Le savoir codifié est la partie du savoir qui peut être inscrite sur un support (livre, disque.. .) et exprimée dans un langage formel/standardisé et facilement partagée entre différentes personnes. Il est externe et commun à tous les acteurs d'un domaine. Il est facile à enseigner.
- Le savoir tacite est acquis par l’expérience et la pratique et est difficile à codifier (connaissances subjectives, intrinsèques à l’individu). Il comprend le savoir-faire, la perspicacité, les
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pressentiments, l'intuition et les compétences de nature très personnelle et ardues à formaliser, ce qui les rend difficiles à transmettre à d'autres ou à partager. Le savoir tacite est interne et propre à l'entreprise ou l'organisation : Il est, le plus souvent, implicite plutôt qu'explicite. Les connaissances implicites sont en général, ni visibles, ni objectives, et, se manifestent par une compétence qui n'est jamais formalisée, ni même formulée (c'est le résultat de l'expérience).
La société de connaissances a trois aspects principaux :
- La production de connaissances,
- La conservation de connaissances,
- La transmission de connaissances.
La production de connaissances est une des activités de l’entreprise. La conservation des connaissances est généralement appelée la gestion des connaissances.
Les termes "donnée", "information" et "connaissance" ne sont pas interchangeables :
- Une donnée est un élément brut non interprété, par exemple : rouge.
- Une information est formée d'une entité, d'une propriété de cette entité et d'une valeur de cette
propriété, par exemple : la couleur (propriété) de la voiture (entité) est rouge (valeur). Une
information peut être vue comme une connaissance passive.
- Une connaissance (active) permet, à partir d'une connaissance passive (ou information), d'inférer d'autres connaissances passives (ou informations), par exemple : La couleur des Ferrari de courses est rouge (connaissance active). M. Schumacher conduit une Ferrari de courses (connaissance passive). Donc, la couleur de la voiture de M. Schumacher est rouge (connaissance passive).
2. La Gestion des Connaissances
La gestion des connaissances (le Knowledge Management ou KM) cherche à valoriser le capital intellectuel de l'entreprise. La gestion des connaissances se définit, en fonction des connaissances de l'entreprise, qui, toutes ensemble, forment son savoir métier comme :
"Un système d’initiatives, de méthodes et d'outils destinés à créer un flux optimal de connaissances pour le succès de l’entreprise et de ses clients".
Cette définition de la gestion des connaissances, fondée sur sa finalité, englobe, en autre, les notions :
- de gestion (management) de la connaissance ou des connaissances,
- la capitalisation des connaissances (ou mémoire de l’entreprise),
- la gestion des retours d’expérience...
La gestion des connaissances est parfois définie comme :
- de la gestion documentaire améliorée,
- du e-leaming facilitant l'accès à la formation,
- de la gestion des compétences, et/ou de la veille technologique et concurrentielle, etc...
Ces définitions sont trop réductrices. La gestion des connaissances doit être perçue comme l'ensemble des processus ; -
- d'acquisition,
- de capitalisation et
- de propagation du savoir (ensemble de connaissances).
3. La transmission des connaissances
Les deux types de savoir ont toujours fait de modes de transmission de connaissances et d'enseignement différents :
- L'université et les livres pour le savoir codifié.
- L'apprentissage pour le savoir tacite.
Avant l'imprimerie, la difficulté de transmettre l’écrit (tablettes, papyrus, manuscrits) font que la transmission du savoir codifié se faisait principalement par les cours des maîtres. Cet enseignement n'est possible que si les maîtres et les élèves possèdent une communauté de culture et de langue :
A l'époque hellénique, la langue et la culture grecques sont communes à l'ensemble du bassin Méditerranéen et constitue la pensée grecque classique.
Plus tard, en Europe un étudiant pouvait aller de Bologne à Salamanque, de Paris à Lune ou Üpp-saia pour suivre ¡’enseignement des maîtres de l'époque, toute cette Europe des érudits pariait la même langue, la "lingua franca", basée sur le latin.
L’imprimerie a profondément modifié ia transmission du savoir codifié, le livre le rendait aisément transportable (lui assurait une certaine pérennité). Les déplacements dans les divers lieux de savoir devenaient moins indispensables.
Les savoir-faire se transmettent, principalement, par l'apprentissage au sein de l'entreprise, la pratique professionnelle, les stages pratiques, et dans manière moindre, par la presse et les publications professionnelles...
Pour acquérir un savoir faire un apprenti devait entrer dans l'atelier d'un maître. Un apprenti qui voulait devenir maître devait faire uns voyage initiatique au sein d’autres ateliers de sa corporation. Ces compagnons qui faisaient un tour (de France ou autre), devaient apprendre la langue du pays où ils séjournaient. Les peintres flamands qui étudiaient en Italie devaient suivant l’atelier apprendre le florentin, le vénitien, le lombard...
Les musées des sciences et techniques.(tel que le Musée National des Sciences et Technique du CNAM ou sa version numérique) présentent des objets marquants des sciences et des techniques, mais rarement leurs usages.
Des tentatives ont été faites pour codifier les savoir-faire, comme l'Encyclopédie de Diderot et de d'Alembert, Jamais une telle encyclopédie ne saurait apprendre un geste technique particulier, un coup d’œil : Imagine-t-on apprendre à faire de la bicyclette en lisant un mode d’emploi ?
La collecte, la conservation et la diffusion des savoirs faire n’est pas faite de manière systématique tant au sem de chaque entreprise, que des métiers (fédérations professionnelles).
De nombreux travaux on été conduits dans les entreprises françaises pour capitaliser leur savoir-faire, souvent en collaboration avec des centres de recherche ou des universités, parfois avec des cabinets privés spécialisés, comme par exemple :
- VCM (Valeo Collective Memory), la mémoire collective de l'équipementier Valeo, élaborée avec la société Némésia, qui contient non seulement la connaissance et le savoir-faire, mais aussi toute l’histoire et l’information officielle du groupe,
- La mémoire technique en défectologie métallurgique de la société SOLLAC, menée avec l'aide du CRIN,
- Le projet REX d'EDF et du CEA sur le surgénérateur de Creys-Malville, en partenariat avec divers chercheurs dont ceux de l’UTC,
- Le système intelligent d’indexation et de recherche de documents techniques de la SCAO (autoroutes), réalisé avec le CNAM,
- La capitalisation de l'expérience du Ministère de l'Equipement sur les modèles de simulation de navire, réalisé avec le CNAM...
Les connaissances sont différentes d’une entreprise à l'autre (même appartenant à un même secteur d'activité) et un projet de gestion des connaissances peut avoir des objectifs comme de :
- Eviter les pertes de savoir-faire en cas de tum-over, en constituant une mémoire collective,
- Gagner en productivité par la diffusion des savoirs individuels à la collectivité,
- Découvrir des bonnes pratiques (exemple : IBM best practices)...
Donc pendant des siècles, les élèves se sont déplacés pour suivre les enseignements des maîtres, comme le font aujourd'hui les clients qui se rendent à une boutique.
Les nouvelles technologies de l’information vont permettre d’acquérir à domicile des savoirs, et en particulier des savoir-faire, qui exigeaient des déplacements; ce sont les réseaux électroniques de connaissances.
4. Les réseaux actuels de connaissances
De nombreux réseaux de connaissances ont été développés, en particulier au Canada (des dizaines) tels que [Clark] :
- Le réseau francophone de soins infirmiers
- Le Réseau canadien de recherche sur les bactérioses (RCRB)
- Le Réseau canadien sur les maladies génétiques
- Les réseaux canadiens de recherche en politiques publiques (RCRPP)
- HEALNet - Health Evidence Application and Linkage Network
- Le réseau des centres d'excellence en génie protéique
- Le réseau des centres d’excellence de la gestion durable des forêts...
On distingue traditionnellement trois sortes de réseaux de connaissances (du plus général au plus particulier) (figure 1):
- Les communautés d'intérêts (Community of Interest Network,COIN)
- Les communautés de pratique (Community of Practice, CoP)
- Les réseaux collaboratifs de connaissances (Collaborative Knowledge Network, CKN) qui correspondent respectivement à:
- Un intérêt partagé
- Une expérience partagée
- Une vision partagée
Communautés d'înterets (COIN)
Communautés de pratique (CoP)
Reseaux collaboratifs de connaissance (CKN)
Figure 1. Trois sortes de réseaux de connaissances
La distinction entre les divers types de réseaux n'obéit pas à des règles précises, elle est plutôt une convention d’appellation. En fait, tous ces réseaux fédèrent des professionnels ayant des objectifs communs, selon le principe qui veut que : "chaque acteur voit un intérêt à agir avec les autres, car il partage avec eux des objectifs qui ont été co-déftnis, des valeurs communes, une stratégie commune. La collaboration s'instaure par le partage (coopération) et une synchronisation des actions (coordination) [Livian],
Ces réseaux sont constitués de vastes bases d'objets multimédia (graphiques, diagrammes, textes, images animées ou non, vidéos, sons, dialogues en langue naturelle ....) associées à des moteurs de recherches spécialisés et souvent à des forums de discussion.
Ces réseaux ne sont pas interconnectables, car construits selon des spécifications différentes. Le choix de réseaux de connaissances hétérogènes n'est pas judicieux : un domaine de connaissances ne peut pas être isolé des autres, d'autre part; isoler un domaine pose un problème de bordures (où doit-il terminer ?).
4. Vers la Nouvelle Encyclopédie
Pour rendre les réseaux de connaissances interconnectables, c'est-à-dire créer les bases d'une Nouvelle Encyclopédie, ces réseaux doivent avoir une structuration commune et des outils communs. Des encyclopédies électroniques ont été proposées, comme le projet "Cyc"[Lenat & Guha], mais sans grand succès. La constitution d'une telle encyclopédie électronique ne pourra se faire que par l'interconnexion des divers réseaux de connaissances.
Tout projet de gestion des connaissances requiert un travail sur les langages de l’entreprise :
- sur ses terminologies (les connaissances utilisent des mots pour décrire des réalités de l’organisation),
- sur les modélisations linguistiques ou graphiques.
Pour expliciter 'e connaissance relative à domaine, qu'il soit savoir codifié ou savoir tacite, les chercheurs ont proposé ce construire des "ontologies formelles". Une ontologie formelle consiste est une spécification :
- explicite (concepts, propriétés, relations, fonctions, contraintes et axiomes),
- formelle (éventuellement lisible par une machine),
- drune conceptualisation (ou un modèle abstrait) et
- partagée (connaissance commune à l'ensemble du groupe).
Les composants d'une ontologie formelle sont :
- de concepts (organisés en taxinomie),
- de relations (sous-classe-de, cormecté-à.. .),
- de fonctions,
- d'instances ou éléments,
- d'axiomes (phrases qui sont toujours vraies),
- de contraintes (phrases qui doivent être maintenues vraies).
Tous les membres du groupe s'engagent (l'engagement ontologique) à utiliser le vocabulaire de manière consistante (pas de contradiction) et cohérente (toujours le même usage).
Une ontologie des niveaux les plus généraux ("top ontology") a été constituée, reflétant un consensus de la communauté scientifique. Ces ontologies concernent, en particulier, les ontologies de représentation de connaissances [van Heijst et al.] regroupant les primitives de représentation utilisées afin de formaliser les connaissances selon des paradigmes de représentation des connaissances. L'exemple le plus représentatif de ce type d’ontologie est la "Frame-Ontology" [Gruber 93, 94], qui rassemble les primitives de représentation (classes, instances, attribut, contrainte, etc. ) utilisées dans les langages à objets (en fait, de schémas ou frames). Les bibliothèques d'ontologies de la "top ontology" formalisent les concepts de la méréologie (théorie générale des parties, des touts et de leurs relations), de la topologie, du temps, de l'espace, des quantités et des dimensions physiques, des unités de mesures, des systèmes physiques (PhysSys), des mathématiques appliquées (EngMath),..
Mereologie : j
Element-de !
etend
Topologie : :
Connection \
etend
Theorie des systèmes : 1
Systeme, sous-systeme, systeme aleatoire
specialise
specialise
Composant : Composant, terminal Processus : Processus EngMath <
vue de vue de 1 r vue de
1 PhysSys
Figure 2. Frame-Ontology
Les ontologies permettent de spécifier tous les types de savoir d'un domaine de connaissance ou application, ainsi parle-t-on d'ontologie du domaine pour formaliser le savoir codifié et d'ontologie des tâches pour le savoir tacite. L'ontologie de chaque domaine de connaissance est constituée en référence aux ontologies des domaines plus généraux (figure 3 - ):
Figure 3. L'ontologie est constituée en référence aux ontologies des domaines plus généraux
Des domaines de connaissances de plus en plus spécifiques seront formalisés en ontologies en utilisant des ontologies précédemment construites permettant d'envisager les bases d'une Nouvelle Encyclopédie.
Le World Wide Web Consortium (W3C, http://www.w3.org) a proposé un langage de marquage sémantique pour la publication et le partage des ontologies sur la toile, le Web Ontology Language (OWL). OWL permet de faire des raisonnements, des inférences sur l'ontologie.
Une ontologie OWL se compose des éléments suivants :
- en-têtes optionnels : commentaire, version, importation d'ontologie,
- éléments de classe,
- éléments de propriétés,
- instances.
OWL sépare l'univers en deux :
d'une part le domaine des types de données (types de données de schémas XML), '
d'autre part les objets, membres de classes OWL ou RDF.
. <owl:ObjectProperty rdf:ID="situeDans">
; <rdf:type
| rdf:resource="owl:TransitiveProperty" /> j <rdfs:domain rdf:resource="owl: Thing" />
| <rdfs:range rdf:resource="#Lieu" />
! </owl:ObjectProperty>
i <Region rdf : ID="#Paris’’>
<situeDans rdf:resource="#IleDeFrance" /> </Region>
<Region rdf:ID="#La Tour Eiffel"> <situeDans rdf:resource="#Paris" /> </Region> __ ______
Cet exemple (repris de C. Jacquet) indique que :
1/ la propriété "situéDans" est transitive,
2/ deux assertions "Paris est situé en île de France'1 et "La Tour Eiffel est située à Paris".
De ces deux assertions et de la propriété, on peut inférer une troisième assertion : "La Tour Eiffel est située en Ile de France".
OWL est une ontologie de représentation de connaissances regroupant les principales primitives de représentation utilisées dans la "Frame-Ontology" de Gruber. OWL étant un langage de la galaxie
XML avec des définitions précises et accessibles (disponibles sur le site du W3C). Ainsi, OWL est l'un des langages pour la construction d'ontologies en collaboration et leur partage via l'Internet. OWL permet donc d'envisager le partage de connaissances entre systèmes formalisant les connaissances dans des domaines différents et conçus par des communautés différentes.
Les réseaux de connaissances actuels sont, en général, des systèmes centralisés composés d'un seul serveur stable (qui peut être constitué de plusieurs machines tolérantes aux pannes) servant d’index et de stockage des données. Ces systèmes ne sont pas appropriés pour de très grands réseaux (millions de connexions simultanées). D'autres architectures sont envisageables pour ce réseau des réseaux de connaissances les systèmes appelé "égal-à-égal" (ou "peer-to-peer") dans lequel chaque nœud est à la fois client et serveur:
- Chaque nœud annonce à l’index (qui peut être distribué sur plusieurs machines) la liste des ressources qu’il sert,
- Un nœud requête l’index pour connaître la liste des nœuds qui servent une ressource,
- Le chargement des objets se fait de nœud à nœud.
L'architecture qui apparaît la plus prometteuse est celle de réseaux d'agents "intelligents", c'est à dire d’une collection d’agents en interaction dans laquelle chaque décision est toujours le résultat d'une négociation entre agents. Un agent "intelligent" est un système capable de prendre, en temps limité, des décisions rationnelles dans un environnement ouvert. De manière plus précise, on nomme "agent intelligent" ou "agent rationnel" tout système doté:
- de fins (l'ensemble des buts),
- de moyens physiques d’interaction avec le monde extérieur (l’ensemble des interactions),
- des compétences (le corpus de connaissances) liant fins et moyens selon principe de rationalité.
Chaque agent "intelligent"possède des capacités :
- d'autonomie (l'agent peut agir sans intervention de l'utilisateur final),
- à communiquer et à coopérer (l'agent peut échanger des connaissances avec d’autres agents ou avec des humains),
- à raisonner (l'agent peut inférer de nouvelles connaissances),
- à réagir à son environnement (l'agent s'enrichit de nouvelles connaissances grâce aux échanges entre agents et les intègre dans sa base de connaissances).
Dans un réseau d'agents "intelligents", un agent représente un utilisateur dont il automatise les tâches, et, modélise son savoir codifié et son savoir tacite (ou savoir-faire).
Des langages et des protocoles de communication ont été élaborés pour assurer la communication entre agents par des échanges de messages en reproduisant la pragmatique de la communication humaine, en implantant les principaux actes de langage (demander, ordonner, dire
Dès que la communauté scientifique aura développé des outils permettant à toute personne de construire un agent modélisant ses savoirs, les diverses communautés pourront créer leurs réseaux de connaissances partagées. Ces réseaux seront interconnectables entre eux, et, constitueront la base du réseau des réseaux de connaissances ou la Nouvelle Encyclopédie.
Références
[Borst & al.] Borst, P., Akkermans, H. and Top, J., Engineering Ontologies, International Journal of Human-Computer Studies, (46)365-406, 1997.
[Clark] Clark H, C., Réseaux formels du savoir : Une étude des expériences canadiennes, Institut international du développement durable, http://iisd.ca, 1998.
[Gruber 93] Gruber, T.R., A translation approach to portable ontology spécifications, Knowledge Acquisition, 5, 1993.
[Gruber 94] Gruber, T. R., Toward principles for the design of ontologies used for knowledge sharing, IJHCS, 43(5/6), 1994.
[Lenat & Guha] Lenat B. et Guha R., Building large knowledge-based systems, Addison-Wesley, 1990.
[Livian] Livian Y.-F., Organisation : théories et pratiques, Dunod, 1998.
