Fiche synthèse de Neomycin

 Introduction

Neomycin est un système expert tutoriel développé dans le milieu des années 70. Comme son préfixe neo l'indique, il s'agit d'une nouvelle version d'un précédent système appelé Mycin. Ce projet constitue l'un des systèmes experts les plus aboutis en termes de tutoriel.

L'un des avantages des systèmes experts dans la conception de tutoriels est la séparation habituelle entre la base de donnée (produit sous forme de règles) et la procédure d'interprétation qui les utilise. Les connaissances sont stockées sous forme de modules.

Guidon

Guidon (système expert de consultation dans le diagnostic d'infection d'origine bactérienne) fut le premier système sur lequel fut implémenté Mycin: ce projet, développé par clancey, avait pour objectif de:

• Evaluer l'utilité pédagogique de la base de connaissance de Mycin
• Découvrir les connaissances complémentaires dont le tutoriel avait besoin
• Tenter d'expliciter les stratégies tutoriels en des termes indépendants du domaine de l'expert

Guidon se base sur la méthode des cas, en plaçant l'élève dans un contexte réaliste de résolution de problèmes. C'est-à-dire que l'élève se trouve confronté à un cas concret auquel il doit expliquer ses hypothèses. Lorsqu'un cas est sélectionné et décrit par Guidon, l'étudiant donne ses diagnostiques, pose des questions losque des compléments d'informations sont nécessaires, . Le tutoriel intervient en cas de demande explicite de l'étudiant (help details justify summary ...) ou lorsque les réponses de ce dernier ne lui permettront pas d'aboutir au résultat.

L'aspect essentiel de Guidon est la séparation complète entre le domaine de connaissance et la partie pédagogique. Ceci afin d'arriver à un haut degrés de généralisation. Voici un bref descriptif de ces deux aspects:

Domaine de connaissance

• Mycin raisonne sur la base d'hypothèses (constituées de règles). Chaque règle aboutit à un résultat intermédiaire qui va définir l'hypothèse suivante ainsi de suite et successivement jusqu'à obtenir la bonne réponse. Les résultats intermédiaires proviennent soit d'autres hypothèses, soit directement d'une intervention de l'étudiant.
• Guidon a besoin de tous les cas de figures possibles, Mycin les lui fournit sous forme d'un arbre et/ou qui inclut une mention explicite sur chaque résultat intermédiaire, qu'il soit juste ou faux. Cela permet au tutoriel de savoir à quel point l'étudiant s'est trompé et de le comparer au schéma de l'expert pour savoir sur quelles information il doit porter l'attention de l'étudiant pour l'amener à l'hypothèse correcte. Les articles et les références, issus d'une importante base de données, adéquates sont attachées à chaque module de règles (si l'étudiant demande plus d'information,...)
• Cette partie contient en outre un schéma générique des règles utilisées auquel le tutoriel peut se référer pour interpréter et réagir judicieusement aux hypothèses de l'étudiant. En effet, il existe plusieurs types de règles dont les raisonnements peuvent être très différents.

Le module tutoriel

• Il est aussi constitué d'une base de règles avec une structure similaire à celui du module précédent.
• Cette base de données est constitué de 3 parties:
• Le modèle de l'étudiant: ensemble de règles destiné à évaluer le degré d'adéquation de la réponse de l'étudiant au niveau théorique, au niveau de son application (est-elle plausible?) et au niveau de son adéquation dans le contexte donné.
• Le case syllabus : données concernant l'importance relative de chaque topique (établi par un expert) et servant à déterminer les topiques futures à découvrir (permet au tutoriel de focaliser l'attention de l'étudiant sur tel ou tel aspect)
• Le focus record : garde une trace du contexte globlale de l'interaction afin d'assurer une certaine continuité au dialogue.
• Quand Guidon prend l'initiative ou répond à une requête de l'étudiant, il doit déterminer l'intérêt spécifique des règles de Mycin en regard de leurs pertinences dans le cas étudié, de leurs importances intrinsèques dans le corpus de connaissance et leurs statuts dans le modèle de l'étudiant.
• Quand l'étudiant propose une hypothèse, Guidon doit explorer le domaine de connaissance du cas pour découvrir sur quels critères l'étudiant s'est basé pour fournir l'hypothèse.

Transition vers Neomycin

Ce système comporte des failles, qui vont aboutir au concept de Neomycin.

• Guidon se base pour évaluer les réponses de l'étudiant sur le schéma qu'a suivi un expert pour aboutir à la réponse. Ce schéma est compilé dans le logiciel sous la forme d'une arborescence et/ou. Si l'étudiant émet une hypothèse qui est juste, mais qui n'apparait pas au bon moment en comparaison de celui de l'expert, Guidon va considéré la réponse comme fausse et dérouter l'étudiant. Ce dernier se trouve alors engagé dans une démarche biaisée et incohérente.
• Cette compilation de la stratégie de l'expert aboutit à un raisonnement condensé à l'extrême et donc passablement hermétique aux yeux des étudiants. La stratégie et l'organisation n'est pas explicite, l'étudiant a donc beaucoup de peine à créer du sens à partir de ces règles très hétérogènes.

Ce projet n'a pris en compte que les détails techniques de l'expert nécessaires pour trouver la réponse. La structure pour la résolution du problème et la connaissance médicale a été fortement négligée, sauf quelques références et articles mis en annotation, mais non intégré au système même. Or, l'expert se fie implicitement dans son raisonnement à ses deux aspects. Autant Mycin a été une compilation d'une expertise du domaine autant Neomycin sera une reconstruction, une reconfiguration de cette expertise.

Cette reconfiguration épistémique permet une meilleure articulation des faits et des règles, donnant naissance à une métastratégie.

Neomycin: un modèle de diagnostic la pensée

L'idée de neomycin a germé en observant un physicien réputé pour être un bon enseignant. L'aspect le plus pertinent fut que ce dernier employait des explications en majorité non spécifiques au domaine de la médecine. Ce dernier utilisait une sorte de gestion de ses hypothèses (comment s'en servir? Est-ce qu'une information supplémentaire aiderait à discriminer entre différentes hypothèses).

Mycin comportait une séparation entre l'aspect pédagogique et le domaine de connaissance, Neomycin enchaîne dans une séparation encore plus subtile dans le domaine de la connaissance entre les faits et les règles. Mycin trouvait le résultat à travers un cycle répété de règles et de buts successifs. Dans neomycin, la structure de contrôle constitue un domaine indépendant de métarègle (fig 1) représentant une hiérarchie organisé de stratégie de raisonnement (fig 2) pour diagnostic médical. Il contient 75 règles servant à gérer un espace d'hypothèses générales ou spécifiques à des cas. La notion d'espace d'hypothèse est très importante car elle exclut la notion de chaîne d'hypothèses comme ce fut le cas dans Mycin. On peut parler de métarègle, car cette structure agit elle-même comme un système expert.

Toutes les hypothèses actives sont groupées dans la struture de donnée The differential qui équivaut à la mémoire de travail de l'homme. Le passage d'une hypothèse à l'autre dépend de la tâche et non plus de résultats intermédiaires.

avantage

Cette capacité de Neomycin de proposer des hypothèses, d'avoir un raisonnement non-exhaustif (espace d'hypothèses) et cette gestion de l'espace d'hypothèse engendre un certain nombre d'avantages:

• une plus large palette de troubles, notemment ceux pouvant être confondus avec la méningite (difficile à mettre à en évidence car symptômes assez diffus, Mycin avait un champ trop restreint du fait d'être limité à une arborescence fixe, Neomycin raisonne sur des modules et n'est donc pas limité à un aspect.)
• The differential permet au système de conserver une continuité (comme Mycin), mais surtout de garder une ligne directrice ayant un sens pour l'étudiant, correspondant à des hypothèses pertinentes.
• Les hypothèses hâtives faites par l'étudiant, c'est-à-dire intuitives, sont prises en compte et mis dans le différentiel pour être élaborées ultérieurement. Mycin les considérait comme fausses (voir failles de Mycin)
• Les justifications et les explications sont données en terme de buts et de tâches stratégiques et les hypothèses spécifiées.

différence

La grande différence entre Mycin et Neomycin est épistémologique. Mycin reste extrêmement efficace comme expert, mais la compilation de l'expertise la rend obscure aux étudiants. C'est l'organisation qui est déficiente du point de vue pédagogique. Neomycin classe les données liées aux connaissances en catégories épistémologiques précises et rendues abstraites, de manière à ce que le diagnostic thinking peut les gérer et créer des références et des liens entre eux. Tandis que Mycin exprime son raisonnement stratégique en terme de représentations abstraites, Neomycin divise sa stratégie de raisonnement et l'exprime en terme de tâches agissant sur des types d'informations spécifiques.

Des connaissances procédurales empactées ne peuvent pas être articulées et communicables, il est nécessaire d'avoir une carte épistémologique où le système de représentation et des processus reflètent le fonctionnement cognitif de l'être humain. Même si ce modèle n'est pas exactement celui utilisé par un expert (tendance à raisonner sur des automatismes), il montre bien comment l'expert agirait s'il se trouvait confronté à un nouveau trouble, ce qui est le cas pour l'étudiant. Ce modèle peut être intégré en un modèle générale dans le domaine.

Du point de vue de la compréhension du raisonnement de l'expert, cela a permis de mettre en évidence l'identification de la méthode de classification heuristique et des résultats en travail, pour lesquels le comportement de résolution de problèmes de différents systèmes peut être compris comme suivant un même principe.

Mais du point de vue de la transmission de la connaissance, il implique 3 étapes:

1. une très bonne analyse épistémologique du domaine
2. analyser le protocol de l'expert et de l'étudiant, puis de cerner les distinctions épistémologiques pour les intégrer dans l'élaboration du modèle de l'expert.
3.créer un système d'instructions adaptable au fonctionnement de l'ordinateur.