Case-based reasoning and hierarchical classification: application to synthesis planning in organic chemistry
Raisonnement à partir de cas et classification hiérarchique : application à la planification de synthèse en chimie organique
Résumé
This thesis describes an approach to case-based reasoning based on hierarchical classification. A case consists of a problem and a solution to this problem. Case-based reasoning consists in exploiting a case base in order to solve a problem called the target problem. In the framework of this thesis, such a reasoning takes two main steps: retrieval and adaptation. Retrieval consists in searching the case base for a case similar to the target problem. Adaptation uses the retrieved case in order to build up a solution to the target problem. The case base is organised in a hierarchy. Retrieval is performed by a "strong" classification step followed -if needed- by a "smooth" classification step. Strong classification consists in searching in the case base hierarchy for a case more general than the target problem, i.e. a generic case the solution of which can be specialised into a solution of the target problem. If this search succeeds, the adaptation of such a case can be performed by specialised of the generic case found. Otherwise, the role of smooth classification is to make sorne modifications on the cases of the hierarchy and on the target problem within the objective of having one of these modified cases more general than the modified target problem. Then the adaptation step takes these modifications into account. The application of this thesis takes place in the domain of planning in organic synthesis. In this application, a problem is given by a molecule and a solution is a synthesis plan, Le. the description of a chemical method for building up a molecule.
Cette thèse décrit une approche du raisonnement à partir de cas fondée sur la classification hiérarchique. Un cas est la donnée d'un problème et de la solution de ce problème. Raisonner à partir de cas consiste à exploiter une base de cas pour résoudre un problème appelé problème cible. Dans le cadre de cette thèse, le déroulement d'un tel raisonnement comprend deux étapes : la remémoration et l'adaptation. La remémoration consiste à chercher dans la base de cas un cas similaire au problème cible. L'adaptation utilise le cas remémoré pour construire une solution du problème cible. La base de cas est organisée en hiérarchie. La remémoration s'effectue à l'aide d'une classification « dure» suivie, si nécessaire, d'une classification « élastique ». La classification dure consiste à chercher dans la hiérarchie de la base de cas un cas plus général que le problème cible, c'est-à-dire un cas générique dont la solution peut être spécialisée en une solution du problème cible. En cas de succès, l'adaptation d'un tel cas se fait par spécialisation du cas générique trouvé. En cas d'échec, le rôle de la classification élastique est de faire des modifications à la fois sur des cas de la hiérarchie et sur le problème cible de façon à ce qu'un de ces cas modifiés soit plus général que le problème cible modifié. L'adaptation se fait alors en tenant compte de ces modifications. L'application de cette thèse se situe dans le domaine de la planification de synthèse en chimie organique. Dans cette application, un problème est donné par une molécule et une solution est un plan de synthèse, c'est-à-dire la description d'une méthode chimique de construction d'une molécule.