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Romain Picot-Clémente – [email protected] - Equipe de projet Checksem – Laboratoire Electronique Informatique et Image (LE2I – UMR CNRS 5158) IUT Dijon-Auxerre – Université de Bourgogne, BP 47870, 21078 Dijon Cedex, France Laboratoire LE2I – UMR CNRS 5158 – Université de Bourgogne Une architecture de systèmes de recommandation de combinaison d’items. Application au tourisme. Romain Picot-Clémente Le 7 Décembre 2011 1

Romain Picot-Clémente – [email protected] - Equipe de projet Checksem – Laboratoire Electronique Informatique et [email protected]

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Laboratoire LE2I – UMR CNRS 5158 – Université de Bourgogne

Une architecture de systèmes de recommandation de combinaison d’items.

Application au tourisme.

Romain Picot-Clémente

Le 7 Décembre 2011

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2INTRODUCTION 1.0

Côte-d’Or Tourisme

Missions

• Association loi 1901• Subventionnée par le Conseil Général• Président : Jean-Pierre REBOURGEON

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3INTRODUCTION 1.0

Côte-d’Or Tourisme

Missions • Promouvoir le tourisme en Côte-d’Or• Conseiller, développer

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4INTRODUCTION 2.0

Contexte Touristique

Problèmes

Objectifs industriels

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5INTRODUCTION 2.0

Contexte Touristique

Problèmes

Objectifs industriels

• Pas de relation de conseil• Pertinence• Surcharge cognitive

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6INTRODUCTION 2.0

Contexte Touristique

Problèmes

Objectifs industriels • Ensemble d’offres personnalisées• Savoir-faire --> conseil

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7INTRODUCTION 3.0

Domaine de Recherche

Application Industrielle

• Résolution du problème de surcharge cognitive• Proposition de recommandations d’items

Systèmes de recommandation

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8INTRODUCTION 3.0

Domaine de Recherche

Application Industrielle

Système de recommandation touristique

• Combinaison pertinente d’offres (items)• Prise en compte du savoir-faire de Côte d’Or Tourisme• Gestion de la mobilité

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9PLAN

Etat de l’Art

Systèmes de recommandation

Couche SémantiqueCouche UtilisateurCouche Intelligence

Architecture

Définition du ProblèmeMétaheuristiques

Optimisation Combinatoire

OntologieRèglesMétaheuristique

Implémentation

Interfaces

Application Mobile

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10ETAT DE L’ART 1.0

Basés sur le contenu

Basés sur le filtrage collaboratif

Systèmes de recommandation

• Modélisation des items / utilisateur• Comparaison

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11ETAT DE L’ART 1.0

Basés sur le contenu

Basés sur le filtrage collaboratif

Systèmes de recommandation

• Choix des autres utilisateurs• Pas de modélisation items

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12ETAT DE L’ART 2.0

Vecteurs de mots-clefs

Ontologie

Réseaux sémantiques

Méthodes basées sur le contenu

Utilisateur Document/item

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13ETAT DE L’ART 2.0

Vecteurs de mots-clefs

Ontologie

Réseaux sémantiques

Méthodes basées sur le contenu

• Mots-clefs + relations de cooccurrence• Comparaison utilisateur/items

Document textuel(Item)

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ETAT DE L’ART 2.0

Vecteurs de mots-clefs

Ontologie

Réseaux sémantiques

Méthodes basées sur le contenu

• Pondérée --> comparaisons• Modélise utilisateur + Indexe items --> correspondances

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ETAT DE L’ART 2.0

Vecteurs de mots-clefs

Ontologie

Réseaux sémantiques

Méthodes basées sur le contenu

• Pondérée --> comparaisons• Modélise utilisateur + Indexe items --> correspondances

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Utilisateur Item

comparaison

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ETAT DE L’ART 2.0

Vecteurs de mots-clefs

Ontologie

Réseaux sémantiques

Méthodes basées sur le contenu

• Pondérée --> comparaisons• Modélise utilisateur + Indexe items --> correspondances

Utilisateur

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17ETAT DE L’ART 3.0

Intérêt ontologie

Savoir-faire

Type de recommandations

• Formelle, Rigoureuse• Expressivité• Moteur d’inférences• Standardisée (owl)• Outils nombreux

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18ETAT DE L’ART 3.0

Intérêt ontologie

Savoir-faire

Type de recommandations

Liste d’items

VS

Combinaison

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19ETAT DE L’ART 3.0

Intérêt ontologie

Savoir-faire

Type de recommandations

• Non considéré dans les SR actuels• Ontologie support

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Trois couches

Couche intelligence

Couche sémantique

• Couche sémantique• Couche utilisateur• Couche intelligence

ARCHITECTURE 1.0

Couche utilisateur

Architecture générique

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Trois couches

Couche intelligence

Couche sémantique• Domaine / items• Savoir-faire• Ontologie

ARCHITECTURE 1.0

Couche utilisateur

Architecture générique

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Trois couches

Couche intelligence

Couche sémantique

• Liées au domaine• Propres à l’utilisateur

ARCHITECTURE 1.0

Couche utilisateur

Architecture générique

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de

Bour

gogn

e, B

P 47

870,

210

78 D

ijon

Cede

x, F

ranc

e

23

Trois couches

Couche intelligence

Couche sémantique

• Déduire intérêts utilisateur sur items• Rechercher combinaison

ARCHITECTURE 1.0

Couche utilisateur

Architecture générique

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Rom

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24ARCHITECTURE 2.0

Modèle de domaine

Modèle de buts

• Ontologie de domaine• Items indexés

Exemple

Couche sémantique

Exemple

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25ARCHITECTURE 2.0

Modèle de domaine

Modèle de buts

Exemple

Couche sémantique

Exemple

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26ARCHITECTURE 2.0

Modèle de domaine

Modèle de buts

Exemple

Couche sémantique

Exemple

• Savoir-faire• Ontologie de buts• Règles métiers

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27ARCHITECTURE 2.0

Modèle de domaine

Modèle de buts

Exemple

Couche sémantique

Exemple

Règle métier

Pertinence des items dans ce but

)10,()(_),(_)( _ xpoidsxamisentretruextsparticipanplusieursxactivite amisentre

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28ARCHITECTURE 3.0

Partie statique

Partie dynamique

Couche utilisateur

Nom

Age

Position géographique

Genre

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29ARCHITECTURE 3.0

Partie statique

Partie dynamique

Couche utilisateur

Buts utilisateur

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30ARCHITECTURE 4.0

Couche intelligence

Phase 1 : Projection/pondération • Intérêt utilisateur sur items• Partie dynamique --> poids

Intérêts utilisateurs

Matrice Buts-Items

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210

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31ARCHITECTURE 4.0

Couche intelligence

Phase 1 : Projection/pondération

Intérêts utilisateurs

5 items : {item1, item2, item3, item4, item5} 3 buts : {Sportif, Entre_amis, Nature}Règles métiers

Matrice Buts-Items

1061

114

1381

4107

1525

BI

item1

item2

item3

item4

item5

Sportif Entre_amis Nature

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32ARCHITECTURE 4.0

Couche intelligence

Phase 1 : Projection/pondération5 items : {item1, item2, item3, item4, item5} 3 buts : {Sportif, Entre_amis, Nature}Règles métiers

Poids d’intérêts utilisateur :

16

2

21

14

17

1

1

0

1061

114

1381

4107

1525 item1

item2

item3

item4

item5

Partie dynamique (utilisateur) :

1

1

0

,_ NatureamisEntreSportif

Entre_amis

Nature

1061

114

1381

4107

1525

BI

item1

item2

item3

item4

item5

Sportif Entre_amis Nature

Intérêts utilisateurs

Matrice Buts-Items

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33ARCHITECTURE 5.0

Couche intelligence

Phase 2 : Recherche combinatoire

Algorithme

• Pattern de combinaison• Fonction de comparaison• Algorithme de recherche

Pattern de combinaison

Fonction de pertinence

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210

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34ARCHITECTURE 5.0

Couche intelligence

Phase 2 : Recherche combinatoire

Algorithme

Pattern de combinaison

Fonction de pertinence

CampingMuseeActivite ,,

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210

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35ARCHITECTURE 5.0

Couche intelligence

Phase 2 : Recherche combinatoire

Algorithme

Pattern de combinaison

Fonction de pertinence• Comparer combinaisons• Corrélation entre items• Dépend application

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36ARCHITECTURE 5.0

Couche intelligence

Phase 2 : Recherche combinatoire

Algorithme

Pattern de combinaison

Fonction de pertinence

• Explosion combinatoire• Méthode exacte trop lente• Métaheuristiques• Dépend application (temps, qualité, nbre résultats, …)

tHébergemen,RestaurantActivite,

2000 activités, 1000 restaurants, 1000 hôtels 2 milliards de combinaisons

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37OPTIMISATION COMBINATOIRE 1.0

Problème touristique

Définitions

• Meilleurs items• Pattern touristique• Proximité

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38OPTIMISATION COMBINATOIRE 1.0

Problème touristique

Définitions

• Items

• Pattern

• Combinaison

Définitions

avec un poids yixitypeinomii .,.,.,. iw

ntypetypetypepat ,...,, 21

niiincombinaiso ,...,, 21

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39OPTIMISATION COMBINATOIRE 2.0

Dispersion combinaison

Dispersion modérée

• Quantifie éloignement• Ecart-type coordonnées

N

n

N

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N

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Nyixi

Nxi

NC

1

2

1

2

1

.1

..1

.1

)(

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P 47

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40OPTIMISATION COMBINATOIRE 2.0

Dispersion combinaison

Dispersion modérée• Eloignement subjectif• Tolérance de dispersion• Minimiser

Tolerance

CC k

k

)()(mod

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Bour

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e, B

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870,

210

78 D

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x, F

ranc

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41OPTIMISATION COMBINATOIRE 3.0

Sous-combinaison

Exemple

• Pattern• Dispersion modérée

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Bour

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210

78 D

ijon

Cede

x, F

ranc

e

42OPTIMISATION COMBINATOIRE 3.0

Sous-combinaison

Exemple

Hôtel,Restaurant Parc,Cpat

Hôtel ,RestaurantCsubpat

5.0Ctolerance

1.0Csubtolerance

C

Csub

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P 47

870,

210

78 D

ijon

Cede

x, F

ranc

e

43OPTIMISATION COMBINATOIRE 4.0

Poids de combinaison

Pertinence de combinaison

N

wW

N

j i

Cj

k

0

• Moyenne poids items• Maximiser

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oire

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ctro

niqu

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form

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UM

R CN

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IU

T D

ijon-

Auxe

rre

– U

nive

rsité

de

Bour

gogn

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P 47

870,

210

78 D

ijon

Cede

x, F

ranc

e

44OPTIMISATION COMBINATOIRE 4.0

Poids de combinaison

Pertinence de combinaison • Agrégation poids, dispersions modérées• Maximiser

1

0 ,modmod )()()( S

l lCk

Ck

k

k subC

emPoidsMaxItWC

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45OPTIMISATION COMBINATOIRE 5.0

Problème de sac à dos

Différences

Positionnement

Problème de sac à dos multidimensionnel à choix multiple

• Capacité max• Maximiser valeur totale

Items

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46OPTIMISATION COMBINATOIRE 5.0

Problème de sac à dos

Différences

Positionnement

Problème de sac à dos multidimensionnel à choix multiple

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47OPTIMISATION COMBINATOIRE 5.0

Problème de sac à dos

Différences

Positionnement

Problème de sac à dos multidimensionnel à choix multiple

• Plusieurs items d’un même type• Ordonnancement important

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48OPTIMISATION COMBINATOIRE 6.0

Principe

Inconvénient

Métaheuristique

Avantage

• Parcours non linéaire espace• Caractère semi-aléatoire

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49OPTIMISATION COMBINATOIRE 6.0

Principe

Inconvénient

Métaheuristique

Avantage• Flexibilité• Rapidité• Accessibilité

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50OPTIMISATION COMBINATOIRE 6.0

Principe

Inconvénient

Métaheuristique

Avantage

• Optimum pas assuré

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51OPTIMISATION COMBINATOIRE 7.0

Méthodes basées sur une population

Méthodes à état simple

Classes de métaheuristique

• Algo génétique, Colonie de fourmis, …• Echantillon de solutions• Couteux en temps

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52OPTIMISATION COMBINATOIRE 7.0

Méthodes basées sur une population

Méthodes à état simple • Passage d’une solution à une autre itérativement• Plus rapide

Classes de métaheuristique

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53OPTIMISATION COMBINATOIRE 8.0

Méthodes gloutonnes

Méthodes à état simple

Hill-Climbing

Recherche locale itérée

Méthode Tabou

Recuit simulé

• Méthode aveugle• Très rapide

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54OPTIMISATION COMBINATOIRE 8.0

Méthodes gloutonnes

Méthodes à état simple

Hill-Climbing

Recherche locale itérée

Méthode Tabou

Recuit simulé

• Rapide• Minima locaux

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55OPTIMISATION COMBINATOIRE 8.0

Méthodes gloutonnes

Méthodes à état simple

Hill-Climbing

Recherche locale itérée

Méthode Tabou

Recuit simulé

• Hill-Climbing itéré• Meilleure solution que Hill-Climbing• Possiblement long

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56OPTIMISATION COMBINATOIRE 8.0

Méthodes gloutonnes

Méthodes à état simple

Hill-Climbing

Recherche locale itérée

Méthode Tabou

Recuit simulé

• Itère : recherche optimum dans le voisinage d’une solution• Liste Tabou des optima• Enfermement dans un même voisinage

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57OPTIMISATION COMBINATOIRE 8.0

Méthodes gloutonnes

Méthodes à état simple

Hill-Climbing

Recherche locale itérée

Méthode Tabou

Recuit simulé• Sort des optima locaux• Rapide• Paramètres nombreux

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Avant

Après

Intégration système

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59IMPLEMENTATION 1.0

Avant

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Intégration système

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60IMPLEMENTATION 2.0

Ontologie de domaine

Modèle de buts

Couche sémantique• Vues sur BDD• Table descriptive• Traduction --> Ontologie• Peuplement• Enrichissement

BDD

Tables

Vues + table descriptive

Programme de traduction

Ontologie

Expert du tourisme

Aperçu

Aperçu

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61IMPLEMENTATION 2.0

Ontologie de domaine

Modèle de buts

Couche sémantique

Aperçu

Hôtel_possède_restaurant

Aperçu

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62IMPLEMENTATION 2.0

Ontologie de domaine

Modèle de buts

Couche sémantique

Aperçu

• Identifier buts pour séjour• Ajouter dans ontologie de buts• Définir règles

Aperçu

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63IMPLEMENTATION 2.0

Ontologie de domaine

Modèle de buts

Couche sémantique

Aperçu

Aperçu

Entre amis En amoureux Nature Sportif FamilleVignoble Culturel Bien être

But

Root

)2,()(),()(Restaurant xpoidsxNatureTerrassexpossedex Nature

)20,()()( xpoidsxNaturex_piedRandonne_a Nature

)10,()(_),()( _ xpoidsxetreBienSpaxpossedexHôtel etreBien

)20,()(_)(__ _ xpoidsxamoureuxEnxjardinetParc amoureuxEn

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64IMPLEMENTATION 3.0

Partie dynamique

Couche utilisateur

Partie statique

Entre amis

En amoureux Nature Sportif FamilleVignoble Culturel Bien être

But

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65IMPLEMENTATION 3.0

Partie dynamique

Couche utilisateur

Partie statique

• Position géographique • Tolérance de dispersion• Nombre de jours• Type d’hébergement• Date

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66IMPLEMENTATION 4.0

Pattern

Couche intelligence

Tolérance

Type hébergement

54321 Restaurant ,Activite ,Activite ,Restaurant ,ActiviteCpattern

Nombre de jours

Geolocalisation

• Construction dynamique• De base :

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67IMPLEMENTATION 4.0

Couche intelligence

• Aucun

• Général

• Spécifique

• Plusieurs types

Pattern

Tolérance

Type hébergement

Nombre de jours

Geolocalisation

54321 Restaurant ,Activite ,Activite ,Restaurant ,ActiviteCpattern

654321 tHébergemen,Restaurant ,Activite ,Activite ,Restaurant ,ActiviteCpattern

654321 Hôtel,Restaurant ,Activite ,Activite ,Restaurant ,ActiviteCpattern

654321 CampingHôtel,Restaurant ,Activite ,Activite ,Restaurant ,Activite Cpattern

65 tHebergemen,RestaurantCsubpattern

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Lab

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Ele

ctro

niqu

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form

atiqu

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Imag

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E2I –

UM

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RS 5

158)

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nive

rsité

de

Bour

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e, B

P 47

870,

210

78 D

ijon

Cede

x, F

ranc

e

68IMPLEMENTATION 4.0

Couche intelligence

Pattern

Tolérance

Type hébergement

Nombre de jours

Geolocalisation

,Restaurant ,Activite ,Activite ,Restaurant ,Activite 54321Cpattern

1151, tHebergemen,RestaurantCsubpattern

11109876 tHebergemen,Restaurant ,Activite ,Activite ,Restaurant ,Activite

2 jours :

11102, tHebergemen,RestaurantCsubpattern

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form

atiqu

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Imag

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de

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P 47

870,

210

78 D

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Cede

x, F

ranc

e

69IMPLEMENTATION 4.0

Couche intelligence

Pattern

Tolérance

Type hébergement

Nombre de jours

Géolocalisation

geoloc,Restaurant ,Activite ,Activite ,Restaurant ,Activite 54321Cpattern

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Rom

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form

atiqu

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P 47

870,

210

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Cede

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ranc

e

70IMPLEMENTATION 4.0

Couche intelligence

Pattern

Tolérance

Type hébergement

Nombre de jours

Geolocalisation

654321 tHébergemen,Restaurant ,Activite ,Activite ,Restaurant ,ActiviteCpattern

65 tHebergemen,RestaurantCsubpattern

)( Cpatterntolerance

100

10)(

Csubpatterntolerance

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Imag

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71IMPLEMENTATION 5.0

Initialisation

Couche intelligence: Recuit simulé

Benchmarks

)(

1

0Cpertinenceenergie

• Température élevée • Combinaison aléatoire

• Energie :

0T

0C

Algorithme

Variation d’énergie

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72IMPLEMENTATION 5.0

Initialisation

Couche intelligence: Recuit simulé

Algorithme• Décroissance par palier de température• 2000 modifications élémentaires à chaque palier• Taux d’acceptation mauvaise solution selon température

Benchmarks

Variation d’énergie

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P 47

870,

210

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73IMPLEMENTATION 5.0

Initialisation

Couche intelligence: Recuit simulé

Algorithme

Benchmarks

Variation d’énergie

T0 T1 T2 T3 …

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74IMPLEMENTATION 5.0

Initialisation

Couche intelligence: Recuit simulé

Algorithme

Variation d’énergie

Benchmarks

Jeux de données aléatoires Jeux de données réelles

Energie moyenne Temps moyen (ms) Energie moyenne Temps moyen (ms)

Recuit simulé 64.13 404 65.29 211

Hill-Climbing 106.16 7 93.24 6

Meilleure énergie trouvée

62.70 65.25

• Jeu de données aléatoires : 30000 items• Jeu de données réelles : 4096 items• Energie : Recuit simulé >> Hill-Climbing• Temps : Hill-Climbing > Recuit simulé• Temps < 500 ms (quasi-temps réel)

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75INTERFACE 1.0

Buts utilisateur

Proposition

Données statiques

Application mobile

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76

Buts utilisateur

Proposition

Données statiques

Application mobile

INTERFACE 1.0

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form

atiqu

e et

Imag

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P 47

870,

210

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77

Buts utilisateur

Proposition

Données statiques

Application mobile

INTERFACE 1.0

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78CONCLUSION 1.0

Apports

Perspectives

• Architecture de SR de combinaisons d’items + savoir-faire

• Problème d’optimisation combinatoire touristique

• Implémentation architecture dans le tourisme

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79

Apports

Perspectives

• Evolution vers un système hybride• Propagation poids dans ontologie• Ontologie support d’inférence• Implémentation dans différents domaines

CONCLUSION 1.0

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form

atiqu

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Imag

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Romain [email protected]