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Mémoire de Thèse Page 1 Mémoire de Thèse Présenté pour obtenir Le grade de Doct

Mémoire de Thèse Page 1 Mémoire de Thèse Présenté pour obtenir Le grade de Docteur ès Sciences Mention Informatique Par Romain Picot-Clémente Une architecture générique de Systèmes de recommandation de combinaison d’items. Application au domaine du tourisme Le 07 Decembre 2011 Composition du jury : Mr. Jacky Akoka, Professeur, CNAM Paris, Rapporteur Mr. Gilles Kassel, Professeur, Université de Picardie, Rapporteur Mr. Jean-Christophe Lapayre, Professeur, Université de Franche-Comté, Examinateur Mr. Jean Pallo, Professeur, Université de Bourgogne, Examinateur Mr. Christophe Nicolle, Professeur, Université de Bourgogne, Directeur de thèse Mr. Christophe Cruz, Maître de conférences, Université de Bourgogne, Encadrant de thèse Doctorat préparé au sein de l’équipe Systèmes d’Information et Systèmes d’Images, dans l’équipe projet CHECKSEM du laboratoire Le2i de l’Université de Bourgogne, et financé par l’Agence de Développement Touristique Côte-d’Or Tourisme Page 2 Romain Picot-Clémente Mémoire de Thèse Page 3 À mes Parents, Frères et Sœur, et Grands-Mères… Page 4 Romain Picot-Clémente Mémoire de Thèse Page 5 Remerciements Je souhaite remercier en premier lieu mon directeur de thèse, M. Christophe Nicolle, Professeur des Universités et directeur adjoint du laboratoire Électronique Informatique et Image pour m'avoir accueilli au sein de son équipe. Je lui suis également reconnaissant pour le temps conséquent qu’il m’a accordé, ses qualités pédagogiques et scientifiques, sa franchise et sa sympathie. J’ai beaucoup appris à ses côtés et je lui adresse ma gratitude pour tout cela. J’adresse de chaleureux remerciements à mon co-encadrant de thèse, M. Christophe Cruz, Maitre de conférences du laboratoire Électronique Informatique et Image, pour son attention de tout instant sur mes travaux, pour ses conseils avisés et son écoute qui ont été prépondérants pour la bonne réussite de cette thèse. Son énergie et sa confiance ont été des éléments moteurs pour moi. J’ai pris un grand plaisir à travailler avec lui. Un grand merci à Mme Florence Mendes, Maitre de conférences du laboratoire Électronique Informatique et Image, pour son implication dans le projet, notamment sur la problématique d’optimisation combinatoire. Elle m’a beaucoup appris, j’ai apprécié son enthousiasme et sa sympathie. Je voudrais remercier les rapporteurs de cette thèse M. Jacky Akoka, Professeur des Universités de l’équipe CNAM-CEDRIC du CNAM Paris, et M. Gilles Kassel, Professeur des Universités, directeur du laboratoire MIS de l’université de Picardie, pour l’intérêt qu’ils ont porté à mon travail. J'associe à ces remerciements M. Jean Pallo, Professeur des Universités du laboratoire Électronique Informatique et Image, et M. Jean-Christophe Lapayre, Professeur des Universités du LIFC, pour avoir accepté d’examiner mon travail. J’adresse de sincères remerciements à M. Jean Pierre Rebourgeon, Président de Côte-d’Or Tourisme et vice- président du conseil général pour m’avoir accueilli chaleureusement au sein de l’agence de développement touristique dans le cadre d’un contrat doctoral. Je désire grandement remercier Mme Pascale Lambert, Directrice de Côte-d’Or Tourisme pour m’avoir choisi sur ce projet et pour m’avoir fait confiance tout au long de ces trois années. Ses remarques, son ouverture d’esprit, sa franchise, sa gentillesse sont autant d’éléments qui m’ont permis d’atteindre les objectifs de l’entreprise dans le cadre du doctorat. Je la remercie pour tout cela. Bien sûr, atteindre ces objectifs n’aurait pas été possible sans l’aide des membres de Côte-d’Or Tourisme qui ont participé au projet. Je souhaite notamment remercier Mme Christine Legoux, chef de projet TIC ; Mme Isabelle Corond, Chef du pôle Développement et sous-directrice ; Mme Christelle Skowron, Chef du pôle Communication ; M. Pierre Laforêt, Expert TIC et M. Nicolas Romain, administrateur informatique. Je désire en outre remercier tous les membres de Côte-d’Or Tourisme (incluant ceux précédemment cités) pour leur sympathie, leur amitié. J’ai eu beaucoup de plaisir à travailler avec eux. Le cadre de travail était idéal. Merci à Laurent Ducarroz, Ingénieur associé au projet CHECKSEM pour son implication dans mes travaux. Il m’a donné des conseils avisés et a été une grande ressource pour le développement de l’application mobile. Je tiens à remercier tous les membres de l’équipe projet CHECKSEM, pour leur aide et leur bonne humeur. Nous avons partagé de bons moments. Je souhaite remercier spécialement Jennifer pour son soutien et sa patience tout au long de la thèse. Page 6 Romain Picot-Clémente Enfin, je remercie mes frères et sœur, Nicolas, Jérémy et Luana, ainsi que mes parents, Olivier et Françoise Picot-Clémente pour leur soutien au cours de ces trois années et sans lesquels je n'en serais pas là aujourd'hui. Mémoire de Thèse Page 7 Résumé Cette thèse apporte une généralisation du principe de recommandation des systèmes de recommandation. Au lieu de considérer une recommandation comme un item, elle est considérée comme une combinaison constituée de plusieurs items suivant un pattern donné. Une recommandation d'un seul item est alors un cas particulier de ce type de recommandation. L’architecture de système de recommandation proposé se base sur une architecture dérivée des travaux en systèmes hypermédia adaptatifs. Trois couches sont définies : une couche sémantique, une couche utilisateur et une couche intelligence. La couche sémantique est constituée de deux sous-couches, une sous-couche modélisant le contenu suivant la connaissance générale du domaine et une sous-couche modélisant le contenu suivant la connaissance spécifique à l'application, plus précisément spécifique aux possibles contraintes des utilisateurs dans l'application. Cette deuxième partie permet de prendre en compte le savoir-faire du fournisseur de l’offre dans les propositions du système de recommandation. La couche utilisateur modélise l’utilisateur au sein du système de recommandation et la couche intelligence contient le processus de recommandation. Nous proposons de décomposer ce dernier en deux sous-processus principaux, un processus dit de projection des individus du domaine sur les profils utilisateurs et un processus de recherche combinatoire. Le premier apporte une pondération, appelée note dans la plupart des systèmes de recommandation, donnant les intérêts probables des utilisateurs pour les différents items. Le processus de recherche combinatoire recherche parmi la multitude de combinaisons possibles, une solution convenable (optimale si possible) à proposer à l'utilisateur. Cette architecture de système de recommandation combinatoire est appliquée au domaine touristique pour l'entreprise Côte-d'Or Tourisme impliquée dans le contrat de recherche. Le but de cette application est de proposer à l'utilisateur un ensemble d'offres touristiques sous forme de séjour. Ce problème touristique amène à la définition formelle d'un problème d'optimisation combinatoire qui est une variante d'un sous-problème du problème de sac à dos. Pour résoudre ce genre de problème, il est nécessaire d'utiliser une métaheuristique afin de tendre vers une bonne solution en un temps raisonnable. Nous présentons un algorithme basé sur le recuit simulé et un algorithme multi-objectif pour la résolution de ce problème. L’instanciation de chaque couche de l’architecture pour le système touristique est décrite en détail. Enfin, cette thèse présente une application mobile faisant office d’interface utilisateur avec le système de recommandation touristique et elle présente les développements techniques nécessaires à ce projet, étant donné son contexte industriel. Page 8 Romain Picot-Clémente Mémoire de Thèse Page 9 Abstract This thesis gives a generalization of the recommendation principle of recommender systems. Instead of considering a recommendation as an item, it is considered as a combination of several items following a given pattern. A recommendation of a unique item is then a particular case of this type of recommendation. The proposed recommender system framework is based on an architecture derived from work in adaptive hypermedia systems. Three layers are defined: a semantic layer, a user layer and an intelligence layer. The semantic layer consists of two sub-layers, a sub-layer modeling the content according to the general knowledge of the domain and a sub-layer modeling the content according to the specific knowledge of the application. This second sub-layer allows taking into account the expertise of the offer’s supplier for the proposals of the recommender system. The user layer models the user into the recommender system and the intelligence layer contains recommendation process. We propose to decompose the adaptation into two main processes, a process called projection of domain’s individuals on user profiles and a combinatorial research process. The first brings a weight, called the note in most recommender systems, giving probable users’ interests on the different items. The combinatorial research process searches among the many possible combinations a suitable solution (optimal if possible) to propose to the user. This framework of combinatory recommender systems is applied to the domain of tourism for the company Côte-d'Or Tourisme implied in the research contract. The purpose of this application is to offer the user a set of tourism offers in the form of journey. This tourism problem leads to the formal definition of a combinatory optimization problem which is a variant of the knapsack problem. To resolve this kind of problem, it is necessary to use a metaheuristic to tend toward a good solution in a reasonable time. We present an algorithm based on simulated annealing and a multi-objective algorithm to solve this problem. The instantiation of each layer of the framework for the tourism system is described in detail. Finally, this thesis presents a mobile application serving as a user with the tourism recommender system and it presents the technical developments for this project. Mémoire de Thèse Page 10 Mémoire de Thèse Page 11 Table des matières Introduction uploads/Geographie/ these-a-picot-clemente-romain-2011.pdf