Jumeau numérique éthique (DET) pour la fabrication intelligente basée sur le CPS

L'objectif de cette thèse est de doter des Jumeaux Numérique du raisonnement éthique pour permettre une meilleure confiance dans leurs comportement. Le raisonnement éthique est le processus permettant de déterminer si les actions des JN sont moralement acceptables au regard des principes éthiques. Par exemple, un robot autonome choisirait un itinéraire avec moins de travailleurs mais une distance plus longue pour transporter des matériaux dans une chaîne de production afin d'éviter de nuire aux travailleurs. Un nombre croissant de travaux éthiques émergent dans divers aspects de l'Industrie 4.0 (I40), notamment des visions, des cadres et des approches d'ingénierie, etc. Des enjeux et des lignes directrices éthiques sont proposés pour donner des visions sur la façon de résoudre les problèmes éthiques dans l'I40. Plusieurs cadres sont ensuite fournis pour étudier l'aspect éthique. Par exemple, le cadre de [Khargonekar 2020] a analysé les impacts de l'éthique dans la société du point de vue des individus, des entreprises et des gouvernements. Récemment, certains chercheurs ont tenté de proposer des approches d'ingénierie pour intégrer l'aspect éthique dans les SCP. Les travaux existants impliquent principalement l'ajout d'un composant pour le contrôle éthique du système [TRENTESAUX 2022]. La plupart des cadres en sont encore à leurs premiers stades de développement et ont besoin d'améliorations pour gagner en maturité et en applicabilité. Pour les approches d'ingénierie, elles ne prennent pas en charge le raisonnement éthique pour chaque entité intelligente du système. En d'autres termes, elles mettent en œuvre le raisonnement éthique de manière centralisée au lieu de manière décentralisée. Notre hypothèse est que la décentralisation du raisonnement éthique correspond mieux à l'autonomie dans la fabrication intelligente.

Pour atteindre l'objectif, cette thèse devra répondre aux quatre questions de recherche suivantes :

1. Identification et modélisation de la connaissance : Comment identifier, classifier et formaliser les facteurs éthiques dans la fabrication intelligente ? Les facteurs éthiques sont la base du raisonnement éthique. La classification et la formalisation des facteurs éthiques fourniront une image unifiée des facteurs éthiques et résoudront l'incohérence dans les concepts de facteurs éthiques. Pour cela, une analyse ergonomique sera réalisée. Cette approche permet une évaluation systématique de la conception et de l'agencement des postes de travail, des systèmes et des produits afin de les optimiser pour l'utilisation humaine. L'ontologie sera également utilisée pour formaliser les facteurs éthiques et pour effectuer un contrôle de cohérence dans les concepts de facteurs éthiques.

2. Modélisation du comportement à base d’agents : Comment développer le modèle DET ? La modélisation et la simulation basées sur des agents conviennent bien à la modélisation des DET. En effet, l'autonomie des agents et l'incertitude du comportement au niveau du système conviennent bien aux processus de fabrication flexibles, adaptatifs et décentralisés. Le principal défi est donc de permettre aux agents de raisonner de manière éthique sur leurs décisions. Pour relever ce défi, l'idée est d'étudier la théorie des beliefs, des désirs et des intentions (BDI) comme base pour intégrer le raisonnement éthique aux agents. Dans la théorie BDI, les beliefs impliquent ce que les agents croient dans un environnement spécifique. Les facteurs éthiques pourraient être reconnus comme faisant partie des beliefs des agents. Ces beliefs seront les critères permettant à l'agent de choisir le plan (un ensemble d'intentions) pour réaliser son désir.

3. Vérification formelle : Comment vérifier le comportement du modèle DET ? L'objectif est de garantir que l'agent prendra toujours l'action la plus éthique du point de vue théorique. Le model-checking peut être utilisé pour vérifier formellement le modèle DET car il peut produire des contre-exemples si les propriétés définies ne peuvent pas passer. Le modèle DET peut être amélioré car ces contre-exemples indiquent où se situe le problème logique dans le modèle.

Le Centre de Recherche en Automatique de Nancy (CRAN) est une unité mixte de recherche (UMR 7039) commune à l’Université de Lorraine (UL) et au CNRS - CNRS Sciences informatiques (INS2I).

Le profil du candidat pour cette thèse devrait être celui d'un chercheur ou ingénieur avec une formation en ingénierie des systèmes, informatique, génie industriel. Le candidat devrait posséder des compétences et des connaissances dans plusieurs domaines techniques et théoriques pour réussir cette recherche ambitieuse et multidisciplinaire. Plus précisément, voici le profil recherché :
 

1. Compétences en éthique appliquée et raisonnement éthique;

2. Compétences en modélisation et simulation

3. Compétences en vérification formelle

4. Communication et collaboration interdisciplinaire

Le candidat doit être capable de travailler de manière autonome, en menant ses recherches de façon indépendante tout en prenant des initiatives pour résoudre des problèmes complexes et avancer dans la réalisation des objectifs de la thèse.