L'architecture cognitive ACT-R

L'architecture cognitive, en quelques points...

• ACT-R (« Atomic Component of Thought – Rational » ; Anderson, 2007) est une architecture cognitive capable de simuler/reproduire le fonctionnement cognitif.

• Elle est composée de différents modules qui interagissent avec l'environnement (par exemple le module visuel, le module manuel) et d'autres modules (voir figure 1).
• L'ensemble du système reproduit les échanges d'informations effectués par un être humain lorsqu'il traite de l’information ou effectue une tâche cognitive.

• Les échanges et interactions des éléments et des mécanismes simulent l’émergence de la cognition. 

• ACT-R a permis de simuler un grand nombre de tâches
• Tâche de mémorisation, d'apprentissage
• Le Stroop
• La tour de Hanoï
• Des tests arithmétiques
• Des tests d’interface homme-machine
• Le pilotage d’avion et de voiture par exemple) mais également des modèles, de perception, d’attention ou de résolution de problèmes par exemple.

Modélisation cognitive dans l'architecture ACT-R

Construction d'un modèle cognitif d'une tâche cognitive 

Un modèle du traitement cognitif de la tâche est construit. Il est basé sur les théories du domaine et est implémenté directement dans l'architecture. Il consiste en une série de procédure "élémentaires" (du module procédural) qui en fonction de l'état du système" feront appel à différents modules "virtuel" intégrés dans l’architecture (voir ci-dessous). 

Figure1: Les modules implémentés dans ACT-R 6 et leurs voies d’échange d’informations

Souvent le modèle reprends les différentes étapes du traitement (approche componentielle) . Par exemple, pour une tâche visuelle informatisée, la première procédure consisterait à implémenter l'action suivante "récupérer l'information présente sur l'écran d'ordinateur". Pour cela, il ferait alors appel au module visuel qui lui enverrait ensuite l'information perçue, si information il y a . Dans un second temps, cette information pourrait être traitée afin de rechercher sa signification par exemple. 

Simulations

 
Les simulations sont effectuées à partir du modèle implémenté. Les simulations sont effectuées dans l'architecture (ACT-R), sujet virtuel par sujet virtuel ou sur un plus grand nombre de simulations. Les données simulées apparaissent dans une fenêtre et peuvent être récupérées.
Les paramètres du modèle sont modifiés / ajustés pour reproduire -au mieux- les performances empiriques observées auprès de réels participants (temps de réaction, précision).

Comparaison des données empiriques et simulées

La comparaison des performances empiriques aux performances simulées constitue la dernière étape du travail. L'objectif est de reproduire les performances empiriques. 

Certains paramètres du modèle sont manipulés en accord avec les hypothèses testées. Les valeurs de certains paramètres sont changées pour tester les hypothèses correspondantes (i.e. le changement de valeur d'un paramètre reproduit-il les résultats escomptés?). L'analyse des données données empiriques et simulées permet d'appuyer -ou non- les hypothèses du chercheur.  

La modélisation cognitive présente l'intérêt de pouvoir tester des hypothèses théoriques difficilement opérationalisable, grâce à la reproduction du traitement cognitif humain et la manipulation des paramètres correspondant à des mécanismes cognitifs humains.