L'émergence d'un lexique dans une population d'agents autonomes

F. Kaplan

LIP6 2000/022: Rapport de Recherche LIP6 / LIP6 research reports
295 pages - Juin/June 2000 - French document.

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Thème/Team: Objets et Agents pour Systèmes d'Information et de Simulation

Titre français : L'émergence d'un lexique dans une population d'agents autonomes
Titre anglais : The emergence of a lexicon in a population of autonomous agents

Résumé : L'objectif de cette recherche est de comprendre les mécanismes qui permettent l'amorçage d'un phénomène culturel, en l'occurrence l'émergence d'un lexique au sein d'une population d'agents artificiels. Ces agents sont soumis à des contraintes de réalisme fortes. Ils ne peuvent communiquer entre eux que par mots ou par gestes et, à leur création, ils ne connaissent ni mot ni catégorie. Comment de tels agents peuvent-ils construire collectivement un lexique pour désigner des objets du monde réel ? Comment les mots de ce lexique peuvent-ils correspondre à des sens partagés alors que les différents agents ne perçoivent ni ne catégorisent le monde de la même façon ?
Notre approche consiste à étudier expérimentalement une succession de modèles de complexité croissante. Dans les plus simples, les agents artificiels se réduisent essentiellement à une mémoire associative et les objets de l'environnement à un ensemble de symboles. Dans les plus complexes, les agents sont des robots dotés de capacités visuelles qui interagissent à propos de leur perception du monde réel. A chaque étape, nous identifions les dynamiques collectives qui permettent l'auto-organisation du lexique. Nous montrons comment ce lexique peut être transmis de génération en génération, comment il se modifie, comment il s'affine et devient toujours plus adapté pour décrire l'environnement réel ou virtuel auquel les agents sont confrontés. Nous montrons comment la structure de ce lexique se régularise et se simplifie pour devenir plus facile à apprendre, plus facile à transmettre.
L'enjeu de cette recherche est double. Dans une perspective linguistique, l'étude des dynamiques collectives conduisant à l'apparition d'un lexique dans une population d'agents artificiels peut fournir des hypothèses pertinentes pour comprendre les phénomènes en jeu dans l'évolution des langues naturelles et dans l'origine du langage humain. Dans une perspective d'ingénierie, l'étude de ces mêmes dynamiques ouvre la voie à de nouvelles techniques pour la communication homme-machine et les interactions entre robots.

Abstract : The goal of this research is to understand how to bootstrap a cultural phenomenon, in our case the emergence of a lexicon, in a population of artificial agents undergoing some strong constraints of realism. The agents can only use words and gestures to communicate, and initially they know neither words nor categories. Given such assumptions, how can they collectively build a lexicon to name real world objects ? How can the words of this lexicon be associated to shared meanings when the agents are neither perceiving nor categorizing the world in the same way ?
Our approach consists in studying experimentally a succession of increasingly complex models. In the most simple ones, the artificial agents are only composed of an associative memory and the environment is just a set of discrete symbols. In the most complex ones, the agents are grounded into physical robots with visual perception and interact about their perception of the real world. At each step, we identify the collective dynamics enabling lexicon self-organisation. We show how this lexicon manages to be culturally transmitted from one generation to the next one, how it gets modified, more accurate and adapted to describe the real or virtual environment that the agents perceive. We show how the structure of the lexicon becomes more regular, easier to learn, easier to transmit.
Results arising from this research may prove to be of importance in two different domains. From a linguistic point of view, studying the collective dynamics that account for lexicon emergence in a population of artificial agents can lead to relevant hypotheses to understand natural languages evolution and human language origin. From a technological point of view, studying the same dynamics can lead to new techniques for human-machine communication and interactions between robots.

Mots-clés : simulation multi-agent, évolution du langage, auto-organisation

Key-words : multi-agent simulation, language evolution, self-organisation

Publications internes LIP6 2000 / LIP6 research reports 2000

Responsable Éditorial / Editor :Valerie.Mangin