Pilote pour la narration interactive apport des bigraphes

Modélisation d’un système au moyen de bigraphes ...28 CHAPITRE 4 – Construction de deux éditeurs de bigraphes...30 CHAPITRE 5 – Réalisation d’un pilote d’exécution adaptative pour la na

Option Intelligence artificielle & multimédia

Sujet : Pilote pour la narration interactive

Apport des bigraphes

Encadrants : Michel AUGERAUD

TABLE DES MATIERES

REMERCIEMENTS 3

RESUME 4

ABSTRACT 5

LISTE DES ACRONYMES 6

LISTE DES FIGURES 7

CHAPITRE 1 – Introduction 8

1.1 Motivation et problématique 8

1.2 Objectifs à atteindre et travaux concrets à réaliser 9

1.3 Environnement de travail 9

1.4 Plan de ce mémoire 10

CHAPITRE 2 – Pilote pour la narration interactive 11

2.1 Narration interactive 11

2.1.1 Approches orientés scénarios 12

2.1.2 Approches en narration émergente 14

2.2 Pilote pour la narration interactive 15

2.2.1 Ontologie pour les jeux vidéo 16

2.2.2 Système de production 17

2.2.3 Le jeu de rôle comme exemple de narration interactive 18

CHAPITRE 3 – Brève description sur les bigraphes 22

3.1 Notation et convention 22

3.2 Bigraphe = graphe des places et graphe des liens 22

3.3 Classification de nœuds par signature et contrôle 25

3.4 Opérations algébriques sur les bigraphes 26

3.4.1 Composition 26

3.4.2 Produit tensoriel 26

3.4.3 Produit parallèle 26

3.5 Construction de bigraphe par interfaces et opérations algébriques 26

3.6 Règle de réaction composée de deux bigraphes 27

3.7 Modélisation d’un système au moyen de bigraphes 28

CHAPITRE 4 – Construction de deux éditeurs de bigraphes 30

CHAPITRE 5 – Réalisation d’un pilote d’exécution adaptative pour la narration interactive pour un jeu exprimée par bigraphes 35

5.1 Construction du pilote d’exécution adaptative pour la narration interactive : Apports du modèle des bigraphes 35

5.2 Application au jeu de neuf pièces 38

5.2.1 Description du jeu 38

5.2.2 Modélisation du jeu au moyen de bigraphes 39

5.2.3 Construction d’un récit dynamique en cours d’exécution 45

CHAPITRE 6 – Conclusions et perspectives 56

REFFERENCES 58

M HO Tuong Vinh, responsable de la recherche, professeur d’informatique de l’IFI, qui a accepté d’être mon superviseur de stage à l’IFI ; par ailleurs, ses transparents sur

la rédaction et la soutenance d’un mémoire de fin d’études m’ont inspiré beaucoup de bonnes idées ;

M Guylain DELMAS, doctorant au L3I, dont les conseils, les réponses et les documents m’ont apporté l’approfondissement de connaissances concernant le stage ;

M Nicolas REMPULSKI, doctorant au L3I, qui m’a aidé à résoudre les problèmes que j’ai déjà rencontrés sur la technologie GMF qui est très compliqué pour les débutants ;

les autres membres du L3I, qui créent un environnement idéal dans lequel j’ai travaillé pendant le stage de six mois ;

toutes les personnes à l’IFI, surtout les professeurs, pour les enseignements, les cours, les TPs, le TPE, les aides, les amitiés,… que j’ai reçus

DANG Kim Dung

La Rochelle, France, aỏt 2009

RESUME

L’objectif du stage est de construire, pour la narration interactive, un pilote qui utilise

un modèle de jeu dont la sémantique s’exprime par des bigraphes Le pilote étant inspiré du jeu de rôle (qui atteint un niveau de résultat proche de celui que nous cherchons), est fabriqué sur les bases d’un système multi-agents, qui permet la gestion de l’exécution adaptative du déroulement d’une application interactive de type jeu, c’est-à-dire qu’il construit dynamiquement un récit en cours d’exécution, selon des paramètres définis a priori (le scénario, la structure du récit) tout en tenant compte d'événements extérieurs (actions du joueur) ou intérieurs (événements provoqués par le jeu) dans un environnement interactif Pour cela, nous avons utilisé une technique de dérivation de modèles qui part d’un méta modèle des bigraphes Il nous a permis de développer deux éditeurs aidant à modéliser la narration d’un jeu (qui est définie par tout ce que le joueur perçoit (musique, images, dialogues, ) au cours du déroulement de la partie) en définissant son ensemble de règles de réactions et ses situations (qui sont des abstractions de l’état du système) Ces deux éditeurs

ont été créés grâce à la technologie GMF (Graphical Modeling Framework), c’est pourquoi

tous les schémas de situations et de règles de réactions définis en terme de bigraphes

généreront automatiquement les fichiers XML (eXtensible Markup Language)

correspondants Nous pouvons donc exécuter facilement le pilote en lisant et traitant ces fichiers XML En fin, une implémentation du jeu de neuf pièces est également réalisée pour valider notre proposition ainsi que le fonctionnement de la démarche Cet exemple montrera concrètement comment appliquer le modèle des bigraphes à la narration interactive pour un jeu afin de réaliser un pilote d’exécution adaptative pour lui Les travaux dans le cadre du stage apportent aussi de grandes perspectives menant à la capacité de conception d’application interactive par transformation de modèles et à la proposition d’un langage de description d’une narration et de la narration interactive qui est basé sur XML dans l’avenir

MOTS-CLÉS : jeu, narration interactive, pilote, bigraphe

ABSTRACT

The aim of the probation is to build for the interactive storytelling, a control which uses a model of game whose semantics is expressed by bigraphs The control being inspired from role-playing game (whose description is close to our requirements), is made on the bases

of a multi-agent system, which allows the management of the adaptive execution during the course of an interactive application of game type, i.e it dynamically builds a plot in the course of execution, according to parameters defined a priori (the scenario, the structure of the plot), with the attention to external events (actions of the player) or internal events (caused by the game) in an interactive environment To do this, we used a technique based on model derivation from a bigraph meta-model It allows developing two editors helping to model the storytelling of a game (which is defined by what the player perceives (music, images, dialogues, ) during the course of the play) by defining its set of reaction rules and its situations (which are abstractions of the system state) These two editors were created through

the GMF (Graphical Modeling Framework) technology, so all schemas of situations and of

reaction rules designed in terms of bigraphs will be automatically translated into the

corresponding XML (eXtensible Markup Language) files Therefore, we can easily perform

the control by reading and processing these XML files Finally, an implementation of the game of nine rooms is also realized to validate our proposition and the functioning of the process This example will concretely show how to apply the bigraph model to the interactive storytelling for a game to realize an adaptive execution control for it The works of the probation also bring great perspectives leading to the capacity of design of interactive application by model transformation and to the proposition of a description language for the storytelling and the interactive storytelling, which is based on XML in the future

KEYWORDS: game, interactive storytelling, control, bigraph

LISTE DES ACRONYMES

CCS Calculus of Communicating Systems

EIAH Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain

EMF Eclipse Modeling Framework

GEF Graphical Editing Framework

GMF Graphical Modeling Framework

IDA Interactive Drama Architecture

IFI Institut de la Francophonie pour l’Informatique

ImagIN Images et Interactivité Numérique

L3I Laboratoire Informatique, Image et Interaction

PJ Personnage-Joueur

PNJ Personnages-Non-Joueurs

UTI Université de Technologies de l’Information

XML eXtensible Markup Language

LISTE DES FIGURES

Figure 1.1 Problème posé dans le cadre du stage 9

Figure 3.1 Hypergraphe 22

Figure 3.2 Bigraphe réduit G( avec sa forêt et son hypergraphe correspondants 23

Figure 3.3 Bigraphe réduit F( 23

Figure 3.4 Le graphe des places et le graphe des liens du bigraphe réduit F( 24

Figure 3.5 Bigraphe F : ε → (3, {x y}) 24

Figure 3.6 Bigraphe G et ses constituants 25

Figure 3.7 Bigraphes F et G avec leurs contrôles 25

Figure 3.8 Bigraphe H et ses constituants 27

Figure 3.9 Bigraphe H avec ses contrôles 27

Figure 3.10 Règle de réaction « Se_déplacer_Ri_Rj » 28

Figure 3.11 Système de l’UTI modélisé par les bigraphes 28

Figure 4.1 Processus de construction de l’éditeur de bigraphes 30

Figure 4.2 Modèle de domaine de l’éditeur représentant le concept de bigraphe 31

Figure 4.3 Modèle de domaine de l’éditeur représentant le concept de règle de réaction 32

Figure 4.4 Modèle de définition graphique 32

Figure 4.5 Modèle de définition d’outillage (tooling definition) 33

Figure 4.6 Modèle de cartographie (mapping model) 33

Figure 4.7 Modèle de générateur 34

Figure 4.8 Exemple sur une règle de réaction et son fichier XML correspondant 34

Figure 5.1 Processus de construction d’un récit dynamique en cours d’exécution 36

Figure 5.2 Architecture d’exécution adaptative du système 37

Figure 5.3 Disposition du jeu de neuf pièces 38

Figure 5.4 Exemple sur un récit construit dynamiquement en cours d’exécution 54

CHAPITRE 1 – Introduction

1.1 Motivation et problématique

Contrairement aux médias traditionnels, tel que le cinéma, qui basent leur narration sur une approche pré-déterminée par l’auteur, les utilisateurs de jeux vidéos eux exigent actuellement un approfondissement sur le fond (richesse dans le contenu, élaboration du scénario du jeu, plus grande liberté d’action et d’expression) En un autre terme, ils attendent des jeux qu’ils leur fassent vivre des histoires dans lesquelles leurs avatars aient une implication importante C’est pourquoi depuis plusieurs années, des expériences ont eu lieu afin de permettre aux joueurs d'influencer le cours du récit de l'histoire à laquelle ils participent L'intérêt d'avoir une telle narration (qui s'adapte aux réactions du joueur) est qu'elle permet une bien meilleure implication du joueur Ceci favorise son immersion dans l’histoire et son intérêt pour l'activité qu'il mène

Grâce à cela, les jeux vidéo suscitent également beaucoup d’intérêt pour leurs apports

éducatifs ou thérapeutiques En effet la communauté des Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain (EIAH) vise à une utilisation des jeux et de la narration comme

support à l'enseignement [22] a montré que, grâce à son interactivité, le jeu vidéo procure un support d'apprentissage plus efficace que les supports classiques (texte, présentation orale, vidéo) Dans ce cadre, la communauté EIAH travaille à l’élaboration de jeux employant des scénarios pédagogiques comme bases de récit interactif [5] En effet via des acquisitions vidéo, on peut interpréter le comportement de l'apprenant et adapter le déroulement de l'activité d'apprentissage en fonction de l'analyse de la situation, des objectifs pédagogiques et des capacités du système

Dans le cadre des jeux, il est intéressant de souligner que les jeux, tout comme les EIAH, permettent au joueur de développer des stratégies et de les expérimenter Contrairement au monde réel auquel le joueur est confronté, lors d’un jeu, il peut être mis en échec et élaborer d'autres stratégies Une règle communément admise en conception de jeu est

de considérer que le jeu est un ensemble de problèmes à résoudre, les premiers étant facile puis les problèmes deviennent de plus en plus complexes (nécessitent une dextérité ou une connaissance de l'environnement du jeu plus grande) mais le joueur finit toujours par terminer

le jeu (et donc résoudre le problème même s’il est très complexe)

Cette gestion du déroulement du jeu, l'adaptation de l'application en fait, constitue un élément de plus en plus important dans la création du jeu et dans la mesure de sa qualité Par conséquent il n'est pas rare que les nouveaux jeux s'annoncent offrir à la fois liberté et scénarisation Néanmoins ils ne sont généralement que l'un ou l'autre Nous trouvons ainsi d'une part des jeux aux scénarios très développés, mais dans lesquels le joueur se trouve contraint de suivre l'histoire proposée, et d'autre part des jeux offrant une réelle liberté au joueur, mais qui peinent à fournir une histoire construite et intéressante

La gestion de l'exécution adaptative est rendue complexe de par le fait que l'utilisateur dispose d'une grande influence sur le déroulement de l'application grâce à ses interactions avec l'application Or ces applications sont spécifiées par un expert (concepteur de jeu, pédagogue, thérapeute) qui définit un ou plusieurs déroulements en fonction de ses objectifs (compétences à acquérir, contenu à parcourir, scénario, courbe dramatique, )

Il nous faut ainsi définir un pilote pour la narration interactive permettant la gestion de l’exécution adaptative du déroulement d’une application interactive de type jeu L'adaptativité

de l'exécution se fait au travers d'un moniteur qui intervient pendant le déroulement afin de s’assurer que l’utilisateur suit une exécution conforme aux règles du jeu Un jeu peut donc être vu comme un processus interagissant avec un utilisateur (le joueur), et contrôlé par un programme de conduite du déroulement du jeu

Pour représenter des situations comportant plusieurs aspects nécessaires au suivi d’un jeu (localisation des éléments, la notion de contexte, la notion de règles applicables dans un contexte,…) nous proposons de représenter ces situations par des bigraphes Le problème posé est donc suivant : Etant donné un système comportant deux composants un jeu et un pilote de ce jeu, comment définir le pilote du jeu sachant que outre ces interactions avec le jeu, celui-ci dispose d’un modèle du jeu représenté au moyen de bigraphes Ce modèle permet

de représenter l’évolution des interactions entre les différents agents considérés dans le jeu selon des règles exprimées à l’aide de bigraphes

Figure 1.1 Problème posé dans le cadre du stage

1.2 Objectifs à atteindre et travaux concrets à réaliser

Le travail est mené en commençant par définir et réaliser un outil implémentant les bigraphes adapté à l’expression de narrations Ce travail est réalisé en utilisant une technique

de dérivation de modèles qui part d’un méta modèle des bigraphes pour construire l’outil permettant de dériver les bigraphes Cette technique nous permet d’obtenir un éditeur de bigraphes et de définir un gestionnaire de bigraphes

Ensuite, à partir de la réalisation d’un jeu nous mettons en évidence l’opérationnalité

de la démarche et nous pouvons rechercher pour ce jeu les modalités d’interaction permettant

le pilote d’adapter l’exécution selon des paramètres définis a priori (le scénario, la structure

du récit) tout en tenant compte d'événements extérieurs (actions du joueur) ou intérieurs (événements provoqués par le jeu) Le pilote supervise ainsi l’exécution et joue le rôle d’un meneur de jeu Pour se faire il utilise des représentations du jeu et des contraintes qui dirigent son fonctionnement tel que le modèle du récit, le modèle du joueur,…

Ainsi, les travaux concrets à réaliser dans le cadre du stage sont suivants :

o construire des éditeurs de bigraphes adaptés à l’expression de narration ;

o réaliser un pilote d’exécution adaptative pour la narration interactive pour

un jeu exprimée par bigraphes

1.3 Environnement de travail

Le stage est réalisé au Laboratoire Informatique, Image et Interaction (L3I) de

l’Université de La Rochelle, France Le cadre de ce stage et du sujet en découlant renforce

l’axe de narration interactive du projet ImagIN (Images et Interactivité Numérique) du L3I.Il constitue le cœur de l’apport du laboratoire au projet européen de réseaux d’excellence IRIS Par ailleurs, concernant également ce domaine, le L3I et l’Hôpital de La Rochelle travaillent depuis plusieurs années sur la conception de jeux vidéo éducatifs pour enfants autistes, dont l’objectif est de définir et concevoir des logiciels permettant la spécification d’activités interactives ludiques et pédagogiques, et le suivi de leur déroulement par un praticien, suivant l’idée qu’un jeu à récit peut s’avérer plus prenant pour le joueur et que plus un joueur jouera longtemps au jeu, plus il en tirera de bénéfices pédagogiques On utilise un modèle du jeu

réalisé par un système à état sous forme d’un réseau de Petri Néanmoins, cette approche ne prend pas en compte la notion de localité et ne possède pas les propriétés algébriques nécessaires à la compositionalité, ce à quoi répond le modèle des bigraphes

1.4 Plan de ce mémoire

• Chapitre 2 – Pilote pour la narration interactive : Ce chapitre présentera une

analyse de différents aspects concernant le pilote pour la narration interactive, comprenant une introduction aux recherches récentes en termes de narration interactive, et une présentation des besoins, enjeux et méthodes mis en œuvre dans le pilotage des applications interactives

• Chapitre 3 – Brève description sur les bigraphes : Ce chapitre donnera une brève

description sur le modèle des bigraphes et un exemple concret illustrant comment modéliser un système au moyen de bigraphes

• Chapitre 4 – Construction de deux éditeurs de bigraphes : Ce chapitre décrira les

étapes pour construire les deux éditeurs qui aident à définir les schémas des états au moyen de bigraphes et les schémas des règles de réaction composées de deux bigraphes

• Chapitre 5 – Réalisation d’un pilote d’exécution adaptative pour la narration

interactive pour un jeu exprimée par bigraphes : Ce chapitre présentera tout

d’abord le processus de construction du pilote d’exécution adaptative pour la narration interactive avec l’apport du modèle des bigraphes Ensuite, une l’implémentation du jeu de neuf pièces sera introduite pour valider la proposition ainsi que le fonctionnement de la démarche dans le cadre du stage

• Chapitre 6 – Conclusions et perspectives : Ce chapitre donnera des conclusions sur

les travaux ayant été réalisés et des perspectives de ces travaux dans l’avenir

CHAPITRE 2 – Pilote pour la narration interactive

Ce chapitre présente une analyse de différents aspects concernant le pilote pour la narration interactive proposés par la communauté sur ces sujets Tout d’abord, une introduction aux recherches récentes en termes de narration interactive, qui décrit les grandes approches présentées dans ce domaine Ensuite c’est une présentation des besoins, enjeux et méthodes mis en œuvre dans le pilotage des applications interactives

• Notion 1 : Une histoire définit « ce dont on parle » Elle est un ensemble fini d’entités

(comme des événements, des personnages,…), et de contraintes (comme une évolution concernant une personne ou une chose) qui se situe dans un cadre spatio-temporel limité Par exemple, l’histoire du Petit Chaperon Rouge nous raconte comment un loup tente de dévorer le petit chaperon qui apporte une galette, un pot de beurre et de

la confiture à sa grand-mère Cette histoire se déroule dans une forêt, et implique forcément le loup, le chaperon et sa grand-mère

• Notion 2 : Un récit est un déroulement possible de l’histoire C’est « ce qu’on en dit »

Il s’agit d’une suite ordonnée d’événements impliquant un ou plusieurs personnages dans un ou plusieurs lieux Une même histoire peut ainsi donner lieu à plusieurs récits différents Dans l’exemple du Petit Chaperon Rouge, on peut obtenir plusieurs récits différents tels que, le loup peut finalement réussir ou non à manger le petit chaperon,

ou le chasseur intervient pour sauver le chaperon et sa grand-mère

• Notion 3 : Un scénario est un ensemble des récits possible pour une histoire

• Notion 4 : Une ressource peut être active (on lui associe un comportement) ou inerte

(son état est constant tout au long du jeu) Qu’elle soit active ou inerte, elle peut être locale (elle appartient à un seul acteur) ou partagée (cette ressource peut être utilisée par tout ou partie des acteurs et support d’une itération)

• Notion 5 : Une narration constitue « la façon dont on le raconte » Une narration est

un ensemble de techniques mises en place pour représenter un récit Elle touche à la façon dont le contenu de l’histoire et ses événements sont présentés au spectateur Elle peut ainsi se distinguer par l’emphase mise sur certains personnages ou lieux de l’histoire, l’ordre de présentation des événements (chronologique ou non), le support

de narration (oral, écrit, vidéo, etc.) et le ton employé (comédie, drame, tragédie, farce) Par exemple, le récit du Petit Chaperon Rouge a été dérivé en utilisant de nombreux formats différents (conte oral, nouvelle, film, dessin animé), et en utilisant des tons variés Le récit peut ainsi être racontée en mettant l’accent sur certains personnages uniquement (c’est-à-dire que l’on pourrait narrer le même récit en se focalisant uniquement sur le point de vue du chasseur, ou faire du loup le personnage principal)

• Notion 6 : La narration dans un jeu est définie par tout ce que le joueur perçoit

(musique, images, dialogues, ) au cours du déroulement de la partie Elle est généralement composée d'une phase ó le joueur reçoit la quête à résoudre, et puis une

phase d'acquisition de compétences, ensuite une phase d'épreuve et se termine par une phase de récompense

• Notion 7 : L’interactivité se définit par la capacité de communication et d’action

réciproque de deux ou plusieurs intervenants (humains, logiciels ou matériels) Ainsi

un jeu vidéo est interactif dans la mesure ó le déroulement du jeu est en partie dépendant des actions du joueur, et ó la stratégie employée par le joueur s’adapte en fonction des informations qui lui sont communiquées par le jeu

• Notion 8 : La narration interactive étudie les méthodes de représentation de récit et

d’événements impliquant une interaction avec le spectateur En permettant à celui-ci d’agir sur la narration (la représentation du récit), il peut personnaliser l’expérience narrative et s’approprier le récit plus facilement La narration interactive permet au spectateur d’interagir avec l’histoire qui lui est présentée, c’est-à-dire pouvoir influer sur celle-ci de la même manière que l’histoire peut influer sur lui Il passe alors d’un rơle simplement passif (il subit le récit), à un rơle actif (il en détermine le déroulement, ou tout du moins la présentation) La narration interactive donc permet

au spectateur d’agir sur le déroulement du récit en effectuant divers choix au cours de celui-ci (on appelle un tel récit le récit interactif) Ces choix peuvent s’exprimer de diverses façons en fonction du support Par exemple, la fiction hypertexte permet au lecteur de naviguer d’un paragraphe à un autre en fonction de ses décisions Sa transposée audio-visuelle, le film interactif, applique le même principe en permettant

au spectateur de décider par le biais de sa télécommande de la prochaine séquence à diffuser, parmi un ensemble correspondant aux suites possibles de la séquence en cours Dans le cadre des jeux vidéo, la proposition la plus courante est de permettre au joueur de diriger le protagoniste du jeu (et donc du récit), et de contribuer au récit à travers ses actions et ses attitudes

Dans le cadre de ce stage, notre objectif principal est d’assurer la structure du récit ainsi que l’attractivité du jeu, et en même temps d’offrir au joueur le moyen de tenir un rơle déterminant dans le déroulement du jeu, en lui permettant d’influer (par ses actes) sur ce déroulement et sa conclusion C’est-à-dire, notre objectif est de permettre au joueur de définir,

au moins partiellement, la teneur et l’ordre des événements se déroulant dans le jeu Néanmoins, cet objectif, qui place le joueur en protagoniste du jeu, est tout à fait propre aux dynamiques du jeu vidéo, mais il n’est pourtant pas simple à réaliser En effet nous pouvons constater que la narration répond à des structures précises de déroulement Ceci est difficilement conciliable avec les concepts de liberté d’action et d’interactivité propres au jeu Deux approches de jeux sont alors apparus : d’un coté des jeux dits orientés scénarios mettant l’accent sur la richesse du scénario présenté au joueur, quitte à restreindre sa liberté d’action,

et d’un autre coté des jeux dits à narration émergente, qui misent sur la liberté d’interaction du joueur pour générer des éléments de récits La section suivante présente donc une analyse sur quelques travaux récents concernant ce domaine

2.1.1 Approches orientés scénarios

Les approches orientés scénarios ont pour objectif d’assurer la cohésion du scénario à l’exécution, malgré les choix du joueur qui peut parfois s’y opposer [6] Ces approches sont basées sur une réflexion autour de la définition du scénario et de sa représentation, du pilotage, et des possibilités de prédiction sur le comportement du joueur Elles assimilent le mécanisme de narration à un système de production : le jeu est un procédé piloté par le système, qui définit un plan d’exécution, le décompose, l’exécute, et éventuellement le redéfini en fonction des événements remontant du jeu Elles partagent un concept d’architecture commun : employer un système (simple ou complexe) de pilotage extérieur au système de présentation qui intervient sur le déroulement du récit en fonction d’une

modélisation du scénario Nous présenterons en bref dans la section ci-dessous les travaux réalisés selon ces approches par le Liquid Narrative Group, par l’Oz Project et Façade, par l’Interactive Drama Architecture, et par le PAPOUS

• Le Liquid Narrative Group (Université de Caroline du Nord) travaille sur un projet baptisé Mimesis consistant à piloter un moteur de jeu 3D par un système d’exécution adaptative [24] Ils définissent un scénario comme un ensemble d’actions réalisées par différents acteurs et agencées par des liens de causalité Le système proposé par ce groupe estime les effets des actions du joueur, les compare au plan scénaristique prévu

et, en cas d’incompatibilité, peut soit redéfinir partiellement le plan, soit empêcher l’action du joueur de suivre son cours (en l’interrompant ou en la faisant déboucher sur un résultat non prévu)

• Michael Mateas de l’équipe de l’Oz Project a orienté ses recherches sur le segment du drame interactif (vision théâtrale du récit, centrée sur l’évolution des relations et des états émotionnels des personnages) [14] Dans son logiciel baptisé « Façade », il propose un scénario représenté comme un ensemble d’éléments atomiques dotés d’un ordre partiel, dans lequel le joueur va suivre un chemin différent à chaque partie

• L’équipe de l’Université du Michigan reprend cette notion de drame interactif, et

propose une architecture (IDA – Interactive Drama Architecture) basée sur un

scénario écrit par un auteur humain puis formalisé sous la forme d’un graphe d’états avec un ordre partiel [12, 13] Le système comporte un agent directeur qui pilote le jeu

en surveillant le joueur et les conséquences de ses actions sur l’évolution du scénario

En cas de détection « d’erreur », il altère l’état du monde de façon à le faire à nouveau cọncider avec le scénario prévu Le principal intérêt de leur démarche est la capacité d’anticiper les problèmes éventuels en établissant des prédictions sur le comportement

du joueur

• Avec le projet PAPOUS, l’Intelligent Agent and Synthetic Characters Group (Université de Lisbonne) travaille à la conception d’un conteur virtuel [20] Ils rajoutent à ce conteur la capacité d’adapter son histoire en fonction de la perception de l’intérêt du public (de jeunes enfants) capturé à l’aide d’un système d’acquisition vidéo Ils conçoivent un modèle de récit comme un ensemble d’éléments atomiques hiérarchisés Chaque atome décrit un morceau du récit et est doté de propriétés reprenant les fonctions de Propp [17] Un récit est un parcours de l’arbre dans lequel pour chaque niveau le directeur choisi l’élément le plus approprié en établissant des corrélations entre les propriétés de l’élément et les désirs perçus dans l’assistance Les différentes modélisations de scénarios emploient ainsi des méthodes diverses : graphes dotés d’ordre partiel, ensembles d’événements atomiques assortis d’un modèle de déroulement, modélisation arborescente L’objectif de chacune de ces modélisations est de créer un espace de variations autour du récit initial pensé par l’auteur, permettant de produire

un récit adapté à l’utilisateur Toutes ces approches apportent un ensemble de fonctionnalités additionnelles facilitant le pilotage et l’appropriation du récit : interface intuitive (cartes, saisie de texte en langage naturel), expressivité des personnages virtuels, capture d’expression

et de comportement, prévention des situations à risque, capacité de redéfinition du plan de récit originel L’intégration de ces technologies nous semble une étape importante pour la conception d’un système de récit interactif définitif

Cependant, ces travaux présentent une limite dans leur approche initiale De par leur volonté de faire cọncider le déroulement du récit avec un modèle pré-établi, ils restreignent nécessairement les possibilités offertes à l’utilisateur Partant d’une représentation directe du scénario proposé à l’utilisateur, ces approches ne peuvent que le restreindre dans ses possibilités d’action Il n’est en effet ni possible de gérer les cas non prévus par le système, ni

de couvrir à la conception la totalité des possibilités de récits C’est donc par opposition à

cette approche qui limite les possibilités aux seuls récits prévus en amont qu’est apparue la théorie de la narration émergente

2.1.2 Approches en narration émergente

Les approches émergentes constituent une réponse viable aux approches scénaristiques classiques, dans le sens ó elles réussissent effectivement à offrir une réelle liberté d’interaction à l’utilisateur, et à intégrer son comportement et ses actions dans le déroulement du récit [6] Elles ne considèrent le récit que comme une conséquence indirecte

de l’interaction du joueur avec le jeu En plongeant le jeu dans un univers interactif autonome, elles lui permettent une véritable liberté d’action, avec la certitude que ses choix se répercuteront sur le déroulement du jeu Cette théorie part du principe que, de la même manière que les interactions entre humains sont génératrices de récits, il est possible d’obtenir

de la narration en faisant interagir un utilisateur humain avec un ensemble de personnages virtuels autonomes, pour peu que ceux-ci soient doté d’un comportement suffisamment complexe, crédible et individualisé Son fondement est de ne plus chercher à représenter directement le récit, mais décrire des personnages autonomes et faire émerger le récit de leurs interactions Nous présenterons ci-dessous des points principaux des études concernant la narration émergente réalisées par le Center for Virtual Environment, par l’Interactive Storytelling, et par l’ID Tension

• Constatant le manque de liberté inhérent aux scénarios conventionnels, le Center for Virtual Environment de l’Université de Salford a développé les bases de la narration émergente : ne plus chercher à représenter directement le récit, mais décrire des personnages autonomes et faire émerger le récit de leurs interactions [2] S’inspirant des pratiques du jeu de rơle, ils proposent un modèle basé sur trois niveaux de

description : le « game master level » qui définit le schéma global des interactions entre personnages, le « groupe level » qui définit des dynamiques à l’intérieur d’un groupe de personnages liés et le « character level » qui précise la description et les

motivations de chaque personnage individuellement Ils constatent qu’avec ce modèle,

le récit généré n’est jamais celui prévue par le concepteur, signe de l’impact réel du joueur dans la narration

• L’équipe d’Interactive Storytelling de l’Université de Teeside propose un système de narration interactive par le biais d’agents autonomes dirigés par des réseaux de tâches hiérarchisées [3] Ce modèle permet de mettre en scène des sitcoms employant des agents autonomes et est complété par un système de planification des tâches qui assure

un comportement cohérent des acteurs dans la durée Ils introduisent également une possibilité d’interaction par l’utilisateur qui peut agir sur l’environnement et adresser des consignes vocales aux acteurs virtuels Récemment, le système a été complété par

un agent de gestion intelligente des interactions acteur-environnement qui détermine les réactions des objets manipulés par les acteurs en fonction des besoins de la narration [10]

• L’équipe d’ID Tension, quant à elle, part du constat qu’une expérience narrative ne peut se résumer à la simple juxtaposition de personnages autonomes, mais doit répondre à des objectifs narratifs définis [21] Elle propose donc un modèle dans lequel les actions des personnages sont guidées non seulement par leur comportement, mais aussi selon l’intérêt de chaque possibilité pour la narration en cours Ainsi, à chaque étape importante du récit, le système détermine le comportement de chaque

acteur pour produire des effets narratifs

On peut trouver qu’en renonçant au contrơle du récit au profit d’une logique de personnages, la narration émergente se prive de la capacité de valider les récits générés, et donc d’assurer la qualité de l’expérience narrative offerte à l’utilisateur Il peut donc en

résulter la génération d’un ensemble de récits pauvres en contenu, au déroulement bancal, ou manquant de rythme ou de structure Si dans le cas d’utilisateurs courants cette possibilité reste dans le cadre des nuisances acceptables (car compensées par la liberté offerte, et la possibilité de générer autant de bons récits que de récits peu satisfaisants), cette faiblesse s’avère beaucoup plus cruciale dans les cas ó la qualité du récit est un élément critique, soit

du fait du peu de tolérance de l’utilisateur aux dysfonctionnements (cas de l’enfant autiste), soit du fait du contexte même de l’application (simulateur d’apprentissage pour formation de secours, etc.)

Remarque : Les travaux présentés ci-dessus (approches orientées scénarios et approches en

narration émergente) ne suffisent pas évidemment à répondre à notre problème Principalement sur le fait que si les approches présentées fournissent des éléments intéressantes soit du coté de la validation du récit, soit de celui de la capacité d’action de l’utilisateur, aucune ne réussit encore à concilier ces deux aspects de façon satisfaisante Pour cela, notre objectif est de concevoir un système chargé du pilotage du récit interactif qui gère l’exécution adaptative du déroulement de celui-ci, c’est pourquoi nous étudierons des problèmes concernant le pilote pour la narration interactive dans la section suivante

2.2 Pilote pour la narration interactive

Dans le cadre du suivi de l’exécution d’un jeu nous devons garantir une cohérence de l’exécution vis-à-vis des choix antérieurs et des choix a priori du concepteur de jeu Ce problème est central dans le cas des applications interactives Il s’agit de rendre actif l’utilisateur en lui permettant de laisser une trace dans le « réseau narratif » tout en évitant des typologies réductrices Gérer la flexibilité d’un scénario devient un problème d’une grande complexité du fait de la prise en compte du joueur Il est nécessaire de mettre en place des mécanismes garantissant une terminaison acceptable pour tous les récits Mais également de prévoir une robustesse du scénario vis-à-vis du joueur dont une particularité est d’essayer de faire des choses impossibles ou non recommandées

Ainsi, nous avons besoin d’une gestion des récits mêlant à la fois les concepts de liberté du joueur, comme pour les approches à histoires émergentes, en les complétant par un système de pilotage de l’exécution du scénario Ce pilotage a pour fonction d’observer le déroulement du jeu, d’analyser les actions du joueur et d’y apporter des réponses appropriées pour faire progresser le récit Ce système ne se base pas sur un schéma d’exécution précis, mais sur un modèle générique de narration, dont il se sert comme référence pour générer son récit Afin de ne pas entraver la liberté du joueur, les actions du système ne peuvent pas directement contredire ou invalider celles du joueur Le système doit donc composer avec un champ d’action limité[6]

En général, le pilote pour la narration interactive a pour but de gérer l’exécution adaptative du déroulement d’un jeu L'adaptativité de l'exécution se fait au travers d'un moniteur qui intervient pendant le déroulement afin de s’assurer que l’utilisateur suit une exécution conforme aux règles du jeu Ainsi, il doit maỵtriser l’interaction pour permettre une évolution adaptative du récit en :

• fonction du comportement du joueur ;

• respectant les consignes du concepteur ;

• tenant compte de l’état des ressources

En plus, dans le cadre de la validation des scénarios de jeu, c’est-à-dire définir si un récit généré est correct et si un jeu est amusant, le pilote doit également assurer les propriétés suivantes [1] :

• Sûreté : exprime que sous certaines conditions, un évènement ne peut jamais se produire

• Accessibilité : assure que tous les états du système peuvent être atteints

• Absence de blocage : exprime que le système ne se trouvera jamais dans une situation

ó il ne peut plus progresser

• Symétrie : les conditions initiales des joueurs sont équivalentes C’est-à-dire que les conditions initiales du jeu font que les joueurs ont accès, dans des conditions symétriques, aux mêmes ressources et informations

• Justice : N joueurs ont des possibilités équivalentes de remporter la partie en regard de

la disposition des ressources sur le terrain Lors de l’analyse des récits du jeu, il faut garantir que l’ensemble des séquences victorieuses est équivalent pour chaque joueur

• Séquencement : respect des contraintes de précédence entre évènements

• Complexité : le déroulement du jeu ne contient pas d’exécutions qui mènent à la victoire trop rapidement

• Complétude : un jeu complet est un jeu pour lequel les joueurs ne peuvent pas

atteindre d’états ó les fonctionnalités ou le jeu sont compromis

• Fréquence des évènements dramatiques : au cours du jeu, un ensemble d’évènements provoquant une modification de l’état émotionnel du joueur peuvent apparaỵtre Tous ces évènements ont pour objectif d’accroỵtre la sensation d’immersion du joueur Il peut s’agir, par exemple, de situation de danger direct Nous devons nous assurer que

ce type de situation est suffisamment fréquent au cours du récit

• Variété de l’intensité dramatique : Tous les évènements dramatiques énoncés précédemment peuvent être organisés en catégories car ils ne traitent pas des mêmes émotions On trouvera alors des évènements liés à la peur, au stress, au bonheur Il est important de diversifier ces évènements au cours du récit pour mélanger les sentiments ressentis par le joueur

• Équilibre : les niveaux de ces évènements dramatiques sont eux aussi variés Il n’est pas nécessaire de conserver le joueur dans un état de stress permanent Il faut s’assurer d’un équilibre entre les situations avec forte tension dramatique et les situations calmes

• Terminaisons locales : le jeu n’est pas seulement défini par la quête finale, mais également par un ensemble de quêtes locales qu’il doit atteindre afin de progresser vers la fin du jeu Il faut prévoir un ensemble suffisant de quêtes de ce type

Dans les sections ci-dessous, nous présentons les approches existantes dans le cadre du contrơle du déroulement de récit Tout d’abord nous introduisons les travaux sur l’ontologie pour les jeux vidéo

2.2.1 Ontologie pour les jeux vidéo

Les travaux dans le cadre du Game Ontology Project [25] visent à définir un cadre pour décrire et analyser un jeu Leur approche est basée sur l’étude de jeux existants dont ils ont extrait un ensemble de concepts et méthodes utilisés par les jeux L’ontologie proposée par les auteurs est structurée autour des notions d’interface, règles, objectifs, entités et entités jouables

• L’interface décrit l’ensemble des moyens que le joueur peut utiliser pour interagir avec le jeu, et ainsi, influer sur le déroulement du récit

• Les règles déterminent les interactions élémentaires du joueur avec le jeu Elles permettent de réguler le déroulement du récit

• Les objectifs correspondent aux conditions que le joueur doit remplir pour gagner une partie

• Enfin les entités et les entités jouables couvrent tous les éléments du jeu en les séparant entre éléments passifs (entités) et éléments manipulables (entités jouables)

Cette description permet de donner les éléments du jeu, mais elle ne donne aucune information sur la façon dont le récit se construit, or le pilote est chargé de réaliser cette construction Dans la section suivante, nous présentons une autre approche décrivant le pilotage des systèmes de production

2.2.2 Système de production

Une vision commune est de considérer un système de production est un ensemble de transformations produisant un produit fini à partir de pièces fournies en entrée Il travaille en suivent les directives d’une commande qui lui est appliquée La commande sert à piloter le système en fonctions des quantités de produits nécessaires, et à s’adapter aux perturbations qui peuvent frapper le système (défaillance, absence d’un opérateur, manque d’une matière première) [6]

Les systèmes de production doivent pour cela assurer une flexibilité potentielle (capacité propre de changement) et opérationnelle (capacité d’employer la flexibilité potentielle pour répondre aux variations du contexte) Cette capacité d’adapter son fonctionnement selon ses objectifs et des variations externes est très proche des problématiques d’exécution adaptative qui sont traitées dans ce stage On retrouve dans ces deux domaines l’idée centrale de piloter l’exécution en fonction d’objectifs, de ressources et d’événements Dans le cadre des systèmes de production, les objectifs sont les produits attendus, les ressources sont les matières premières à disposition, et les événements sont les défaillances pouvant survenir Dans celui du pilotage de récit, les objectifs sont la conclusion souhaitée, les ressources décrivent l’état courant du récit, et les événements sont les interventions du joueur sur le déroulement du jeu Ainsi, les systèmes de production proposent des solutions à des problématiques comparables à celles que nous cherchons à traiter dans ce stage Leur étude fait ressortir les points suivants comme particulièrement pertinents :

• un découpage hiérarchique du pilotage, permettant d’arranger les opérations, en niveaux autonomes, et de développer ainsi une certaine marge de flexibilité dans la commande ;

• la mise en place d’un niveau d’ordonnancement qui sert à définir, contrôler, et éventuellement redéfinir à la volée le plan d’exécution ;

• un niveau de supervision qui assure le contrôle, la commande du système et la surveillance de l’application

Les méthodes mises en œuvre dans le cadre du pilotage des systèmes de production fournissent une base théorique sur laquelle concevoir des outils de pilotage de récit pour jeux interactifs Dans les systèmes de production, les contraintes du système figurent des capacités

de machine (en nombre et en capacité propre), des temps d’opération, et des séquences d’opérations à effectuer lors du traitement global Dans le cadre d’une application de récit interactif, ces contraintes sont appelées à être remplacées par une structure de récit à respecter lors de l’exécution La définition d’une telle structure, si elle emploie un formalisme informatique, repose avant tout sur une compréhension des structures et modèles mis en œuvre dans les jeux de rôle, une catégorie particulière de jeu de société centré sur le théâtre et

la narration, font référence aux structures de récit dans leur fonctionnement Dans la section suivante, nous étudierons ces jeux qui centrent sur un processus de récit interactif non numérique pour fournir une piste intéressante sur le fonctionnement possible d’une application de pilotage de récit

2.2.3 Le jeu de rôle comme exemple de narration interactive

Le fondement du jeu de rôle est de donner possibilité à un groupe de joueurs de créer collectivement leur propre récit, dont ils interprètent les personnages principaux [6] Pour cela, ce loisir mêle des mécanismes purement ludiques (permettant d'assurer un aspect simulation dans le jeu) à des dynamiques de théâtre d'improvisation Le jeu de rôle a servi d’inspiration à une catégorie de jeux vidéo qui en reprennent certains mécanismes (progression des personnages par l’expérience, richesse de l’environnement, importance du dialogue dans la progression), mais qui ne réussissent pas à émuler l’aspect central qu’est l’interprétation théâtrale

Le jeu de rôle permet d'obtenir à son échelle le même type de résultats que ceux que nous visons dans le domaine informatique : la construction dynamique d'un récit, centré autour des actions des joueurs, et satisfaisant pour ceux-ci

Les différents jeux de rôle existant sur le marché reposent tous sur un modèle de fonctionnement commun Celui-ci fait intervenir un ensemble de joueurs, chacun interprétant

un personnage (dit Personnage-Joueur, ou PJ), et un meneur de jeu, chargé des fonctions

cumulées d'arbitre et de metteur en scène Tous se retrouvent dans un lieu donné, et construisent un récit autour des actions des personnages-joueurs dans l'univers décrit par le meneur de jeu L'ensemble des possibilités des joueurs et des mécanismes de résolution étant décrits dans un corpus de règles, spécifique à chaque jeu Si les joueurs ont le contrôle de leurs personnages, et à travers eux une emprise sur le déroulement du récit, c'est l'intervention

du meneur de jeu qui s'avèrera déterminante dans le bon déroulement de la partie Afin de guider son action, celui-ci doit se baser sur un ensemble de connaissances liées au jeu, aux joueurs et au récit

2.2.3.1 Fonctionnement de la génération de récit en jeu de rôle

Le jeu de rôle fait intervenir deux catégories de participants : joueur et meneur de jeu

Le rôle de chacun au sein du jeu est définit de la façon suivante :

• Le Joueur est l'interprète d'un personnage dans le récit Il décide des actions de son personnage, interprète ses dialogues et fixe son comportement Dans la plupart des jeux, le joueur est à l'origine le créateur du personnage (bien que certaines parties puissent se jouer en employant des personnages fixés par le meneur de jeu, on parle alors de personnages prétirés) pour lequel il a définit une apparence, une histoire, un tempérament, et un ensemble de capacités

• Le Meneur de jeu est à la fois l'arbitre et le metteur en scène du récit D'une part il assure l'arbitrage des actions des personnages des joueurs Il indique ainsi quelles actions réussissent ou échouent, et avec quel résultat Pour cela, il s'appuie sur les règles du jeu, qu'il a à sa charge d'interpréter et d'appliquer D'autre part il est responsable de la gestion du récit et de la mise en scène de celui-ci C'est à lui de

décrire les décors, l'environnement, et d'interpréter l'ensemble des

Personnages-Non-Joueurs (PNJ), ce qui lui permet de générer un cadre autour des joueurs, et de faire

réagir le récit aux actions de ceux-ci

Le cadre général du jeu et ses règles sont généralement définis par le jeu en lui-même,

le plus souvent présenté sous la forme d'un livre ou ensemble de livres expliquant les règles et présentant l'univers de jeu C'est à partir de cet ensemble d'information que joueurs et meneur

de jeu pourront effectuer leur partie

En début de partie, le meneur de jeu décrit une situation initiale aux joueurs Celle-ci correspond à un état précis de l’univers de jeu, perçu du point de vue des personnages-joueurs Chaque joueur décrit alors les actions de son personnage au meneur de jeu Celui-ci résout les différentes actions (en appliquant les règles adéquates), fait intervenir selon son

envie les personnages-non-joueurs et événements de son choix, et décrit la situation qui en résulte Les joueurs peuvent donc ainsi interagir avec les éléments présentés par le meneur de jeu afin d'influer sur l’univers de jeu qui leur est présenté et faire progresser la situation

En fonction de l’évolution de la situation le meneur de jeu choisit alors une amorce d’histoire à proposer aux joueurs Celle-ci se manifeste sous la forme d’un événement qui déstabilise la situation et présente un problème que les joueurs sont invités à résoudre Comme il appartient aux joueurs de décider de se lancer ou non dans la résolution du problème, et donc d’entamer le récit, le meneur de jeu doit veiller à choisir un événement et

un problème qui attirent l'intérêt des joueurs

Les joueurs sont seuls responsables de la façon dont ils abordent le problème, et de leurs décisions, bien que le meneur de jeu puisse parfois les conseiller par le biais d'événements ou d'informations Au fur et à mesure des actions des joueurs, le meneur de jeu suit la progression du récit et estime quelles sont les conclusions les plus probables Il a alors pour tache d’aiguiller le récit vers une de ces conclusions, en ajoutant progressivement à la situation les éléments nécessaires pour la faire avancer (et qui ne dépendent pas des actions des joueurs) Il veille aussi à ce que le récit reste cohérent, ne reste pas bloqué suite à des choix hasardeux, et gère le rythme et la progression de la tension dramatique

C'est ainsi par l'interaction entre les joueurs et le meneur de jeu que le groupe crée progressivement un récit qui lui est propre Ce fonctionnement souvent difficile, peut être décomposé en une série de tâches accomplies par le meneur de jeu à partir d'un ensemble de ressources que nous allons détailler plus avant

Tâches effectuées par le meneur de jeu

La méthode employée par chaque meneur de jeu pour gérer la construction de récit avec ses joueurs est très personnelle et empirique Nous pouvons cependant identifier dans ce travail quatre tâches essentielles :

• Une tâche d'Analyse qui représente la récupération des informations provenant des joueurs Le meneur de jeu doit ainsi identifier en quoi les actions décrites par les joueurs peuvent se répercuter sur le déroulement du récit, et identifier les informations apportées sur le comportement du joueur et de son personnage

• Une tâche de Gestion de profil qui correspond à l’assimilation des informations sur le joueur Le meneur de jeu tient ainsi à jour une connaissance du joueur, qui lui permet

de guider son choix dans la gestion du récit

• Une tâche de Gestion de scénario qui constitue le cœur du travail de meneur de jeu Elle consiste en mettre à jour de l'état de jeu, identifier les récits possibles, et déterminer une suite d’événements à mettre en place dans le récit

• Une tâche de Réalisation qui représente la description et le développement des événements déterminés dans la gestion de scénario

Ressources mises en œuvre

La mise en œuvre des tâches présentées ci-dessus nécessite l’emploi de diverses connaissances sur le jeu et les joueurs Nous trouvons généralement trois catégories de connaissances employées par le meneur de jeu pendant la partie :

• Une connaissance du jeu : Le meneur de jeu doit connaître autant les règles du jeu que

le cadre qu’il propose aux joueurs Cela va lui permettre de résoudre les interactions des joueurs, ainsi que d’estimer par avance les résultats possibles de certaines actions

La connaissance du cadre est elle nécessaire pour déterminer proprement la situation,

et savoir quelles sont les ressources narratives (personnages, événements, etc.) qu’il a

à sa disposition pour intervenir sur l’histoire

• Une connaissance des structures de récit : Elle est nécessaire pour assurer à la partie une forme cohérente, et la valider en tant que récit C’est avec cet outil que le meneur

de jeu va pouvoir structurer les événements du jeu et savoir quand intervenir Il apportera ainsi au récit interactif la structure dont il a besoin, et renforcera l’expérience des joueurs

• Une connaissance des joueurs : Dans une troisième catégorie, connaỵtre les joueurs sera toujours une aide utile dans le développement du récit En connaissant ses joueurs, le meneur de jeu pourra d’une part connaỵtre leurs forces et faiblesses, de façon à adapter les défis qu’ils rencontreront Il connaỵtra aussi leurs gỏts, ce qui lui servira à sélectionner des événements qui répondront aux attentes des joueurs

2.2.3.2 Jeu de rơle et gestion de l'interactivité

Le jeu de rơle étant par définition un jeu à caractère social (puisqu'il fonctionne par dialogue entre ses acteurs), son déroulement et son organisation peuvent varier en fonction du rapport social qui réside entre le meneur de jeu et ses joueurs Il existe ainsi des variations dans lesquelles le meneur de jeu est particulièrement contraignant, et ne laisse que peu d'initiatives au joueurs (jeu linéaire), et en opposition des variations dans lesquelles les joueurs sont particulièrement actifs, et ó le meneur de jeu se cantonne à un rơle de gestion du déroulement du récit

[23] présente une proposition de classification des jeux de rơle selon leur façon de mettre en œuvre la notion d’interactivité entre le joueur et le meneur de jeu Il définit quatre

types, qu’il nomme Illusionnisme, Participationnisme, Esprit pionner et Jeu de basse

• L’Illusionnisme : Dans ce cadre, le joueur n’a en réalité aucun contrơle sur le déroulement du jeu, et ses choix ne sont qu’illusoires Le jeu fonctionne selon une trame linéaire, établie à l’avance, et quelles que soit les décisions prises par le joueur pendant le jeu, il ne pourra que suivre la même progression vers une fin inéluctable

• Le Participationnisme : Cette catégorie est une variante particulièrement évoluée de l’illusionnisme, dans laquelle l’impression faussée de contrơle du joueur est renforcée par l’emploi d’éléments annexes à l’histoire

• L’Esprit pionnier : L’objectif de ces jeux n’est pas tant de créer l’histoire que de la découvrir Dans ces jeux encore une fois l’histoire est écrite à l’avance et immuable Cependant au lieu de placer le joueur dans une position d’élément constitutif du récit,

on le met dans une position ó il doit comprendre le récit et le découvrir peu à peu

• Le Jeu de basse : La quatrième et dernière catégorie identifiée est celle qui correspond

le plus aux attentes des joueurs actuels en termes de jeux à histoire Elle est nommée

« jeu de basse » en référence au rơle du bassiste dans un groupe de musique Par analogie, ce genre de jeu propose au joueur un ensemble composé d’un monde auquel

il influe une certaine dynamique, mais ne prévoit pas de déroulement d’histoire a priori, laissant au joueur le soin de composer une histoire par lui-même avec les éléments qui lui sont offerts L’intervention du jeu se limitera alors à la résolution des actions du joueur et à l’apport de rythme et rebondissements, tandis que le processus même de narration sera supporté par le joueur C’est à la fois le concept le plus intéressant pour le joueur et le plus difficile à atteindre pour un jeu vidéo Cependant l’implantation de ce genre dans le domaine du jeu vidéo n’est pas aboutie En effet les fonctionnalités présumées du contrơleur ne sont pas complètes, et s’il propose effectivement la liberté de détermination du joueur dans son histoire, le pilotage du rythme et de la qualité de l’exécution n’est pas encore opérationnel

Nous venons ainsi de voir que le jeu de rơle a depuis longtemps servi de référence au développement des jeux vidéo Il remplit dans un cadre humain les objectifs que nous nous

sommes fixés dans le cadre informatique : proposition d'un jeu permettant la construction d'un récit interactif autour des actions des joueurs Il s'agit donc d'une source d'inspiration non négligeable dans la réalisation d'un système de pilotage pour récit interactif A partir de l’observation des mécanismes de construction de récit interactif en jeu de rôle, nous avons décrit un ensemble de propriétés à respecter pour un jeu à récit interactif :

• Le joueur ne doit pas se sentir contraint par le jeu : Le joueur doit avoir accès à un ensemble de commandes suffisant pour s’exprimer à travers son avatar dans le jeu Ces commandes doivent être persistantes, c'est-à-dire ne pas pouvoir être contrariées

ou inhibées pendant l'exécution Le joueur doit trouver le résultat de ses actions cohérent et celles-ci doivent avoir un réel impact sur le déroulement de l’exécution et son résultat final (la conclusion)

• Le jeu doit proposer un environnement cohérent : Le cadre du jeu doit sembler suffisamment cohérent au joueur pour permettre son immersion dans le jeu Les éléments présents dans le jeu doivent donc suivre des règles de fonctionnement logiques par rapport au cadre dépeint Le comportement des entités présentées dans le jeu doit avoir du sens et être compréhensible par le joueur

• Le déroulement du jeu doit suivre une structure narrative : S’il existe plusieurs schémas de narration différents, ils ont en commun de comporter une introduction, un problème à résoudre, un développement par étapes, une résolution finale et une conclusion Une histoire se centre sur un thème principal et se conclue quand son problème central est résolu (bien que l’on puisse enrichir le récit de problèmes auxiliaires) Le jeu doit donc proposer un déroulement respectant ce schéma global d’exécution, ainsi que les spécificités du type de récit choisi

Nous avons ainsi dans ce chapitre présenté un ensemble de travaux et d’analyses relatifs aux différents aspects de la narration interactive et le pilote pour la narration interactive Tout d’abord, c’est la terminologie de différents concepts délimitant le cadre du stage, principalement les notions d’histoire, de récit, de narration et de narration interactive

Et puis, une introduction aux deux approches de jeux étant les jeux dits orientés scénarios et les jeux dits à narration émergente Ensuite nous avons étudié les besoins, enjeux et méthodes mis en œuvre dans le pilote pour la narration interactive comme l’ontologie pour les jeux vidéo, le système de production et surtout le jeu de rôle qui nous a apporté un modèle de jeu à récit interactif Dans le cadre du stage, nous construirons un système avec les telles fonctionnalités dont l’entrée est des schémas de bigraphes qui sont présentés dans le chapitre suivant

CHAPITRE 3 – Brève description sur les bigraphes

La théorie de bigraphe a été développée par James J Leifer, O Jensen et R Milner au laboratoire Computer de l’université de Cambridge [9, 15, 18, 19] Un bigraphe est une structure mathématique destinée à la modélisation distribuée et aux systèmes mobiles Le modèle des bigraphes est un calcul de processus permettant la compositionalité (composition parallèle et composition hiérarchique) Il est un cadre dans lequel les calculs de processus existants et de nouveaux modèles de comportement peuvent être formulés, en particulier les

réseaux de Petri, le calcul des systèmes communicants CCS (Calculus of Communicating

d’interaction d’un système composé de plus d’un composant en modélisant sa structure de localisation, à préciser les dépendances entre des différents composants d’un programme, à décrire une expression dans des calculs de processus pour modéliser le comportement d'un système concurrent, et à spécifier une image plus claire de propriétés du système Ce chapitre donne une brève présentation sur les bigraphes et un exemple concret illustrant comment modéliser un système au moyen de bigraphes

3.1 Notation et convention

On écrit S S’ pour l’union des ensembles S et S’ connus ou supposés être disjoints

On considère un entier non négatif k comme un ordinal fini k = {0, 1,…, k – 1} On note par ORD la catégorie dont les objets sont les ordinaux finis

Dans un graphe avec les nœuds V et les arêtes E, une arête relie une paire de nœuds

Un hypergraphe est une généralisation dans laquelle une arête peut joindre n’importe quel nombre de nœuds Etant donné un hypergraphe avec l’ensemble des nœuds V et l’ensemble des arêtes E, chacun des nœuds v ∈ V est associé à un nombre (sa cardinalité) ar(v) qui indique le nombre de ports qu’il possède Les ports d’un nœud v constituent un ensemble Pv = {(v, i) | i ∈ ar(v)} Ainsi, l’ensemble des ports de l’hypergraphe est PV = v∈VPv On définit donc un hypergraphe par un quadruple (V, ar, E, link) ó :

• ar : V → ORD qui définit les cardinalités ;

• link : PV → E qui assigne chaque port à une arête

Par exemple, voici ci-dessous un hypergraphe avec V = {v0, v1, v2, v3, v4, v5}, E = {e0, e1, e2} ó v0 possède 1 port, v1 possède deux ports, v2 possède zéro port, v3 possède deux ports, v4 possède deux ports et v5 possède un port Dans une représentation graphique,

les nœuds sont représentés par des cercles, les ports par des taches circulaires (blobs), et

l’arête représente un lien entre les ports :

Figure 3.1 Hypergraphe

3.2 Bigraphe = graphe des places et graphe des liens

Etant donné un hypergraphe avec les nœuds V et les arêtes E, et une forêt (ensemble des arbres) avec les nœuds V, à partir de ces deux structures complètement indépendantes, on

construit un bigraphe réduit unique en gardant les nœuds V, les arêtes E et en représentant la hiérarchie des nœuds dans la forêt par des inclusions des nœuds correspondants dans le bigraphe réduit En revanche, un bigraphe réduit avec l’ensemble des nœuds V et l’ensemble des arêtes E peut évidemment être associé à un hypergraphe avec les nœuds V et les arêtes E,

et une forêt avec les nœuds V On utilise les notations ,F(

,

G(

… pour ces bigraphes réduits

Voici ci-dessous le bigraphe réduit G( ayant l’ensemble des nœuds V = {v0, v1, v2, v3, v4, v5} et l’ensemble des arêtes E = {e0, e1, e2}, avec sa forêt et son hypergraphe correspondants (des inclusions des nœuds dans le bigraphe réduit G(

sont représentées par la hiérarchie des nœuds correspondants dans la forêt) :

Figure 3.2 Bigraphe réduit G( avec sa forêt et son hypergraphe correspondants

Maintenant on considère un bigraphe réduit F(

étant informellement une partie de G(

(on peut l’appeler une sous-structure de ),G(

c’est-à-dire que F( a seulement quelques nœuds

de G( et un hyperlien « ouvert » comme suit :

Figure 3.3 Bigraphe réduit F(

Ensuite on ajoute les interfaces au bigraphe réduit F(

pour qu’il devienne un bigraphe complet F (désormais on l’appelle un bigraphe), on fait cela indépendamment pour sa forêt et son hypergraphe ; la forêt avec les interfaces s’appelle le graphe des places, l’hypergraphe avec les interfaces s’appelle le graphe des liens Il y a deux types d’interfaces : sortantes et entrantes

L’interface du graphe des places est normalement l’ordinal fini n = {0, 1,…, n – 1} Les interfaces sortantes et entrantes du graphe des places sont respectivement ses racines et

sites, ils sont disjoints de ses nœuds Les racines peuvent être les parents des nœuds et sites

mais il n’y a pas le parent pour eux ; les sites peuvent être les fils des racines et nœuds mais il

n’y a pas le fils pour eux Les interfaces sortantes et entrantes du graphe des liens sont

normalement des ensembles des noms : respectivement ses noms sortants et entrants Par

exemple, retournons au bigraphe réduit F(

:

• pour sa forêt, on choisit l’interface sortante 3 = {0, 1, 2} fournissant les racines

distinctes comme les parents des nœuds v1, v3 et v4 ; pour l’interface entrante, on

choisit 0, c’est-à-dire qu’elle n’a pas de sites On écrit le graphe des places comme FP :

0 → 3 ;

• pour son hypergraphe, on choisit l’interface sortante {x y} qui est nommée aux parties

des hyperliens « ouverts », et l’interface entrante Ø, c’est-à-dire qu’il n’a pas

l’interface entrante On écrit le graphe des liens comme FL : Ø → {x y}

Figure 3.4 Le graphe des places et le graphe des liens du bigraphe réduit F(

Le bigraphe est ainsi une paire B = (BP, BL) du graphe des places et du graphe des

liens avec le même ensemble des nœuds, ces deux graphes sont ses constituants Son interface

sortante est une paire (n, Y), ó n et Y sont respectivement les interfaces sortantes de BP et

BL Son interface entrante est une paire (m, X), ó m et X sont respectivement les interfaces

entrantes de BP et BL Pour notre exemple, F = (FP, FL), ces paires sont respectivement (3, {x y}) et (0, Ø) On appelle l’interface banale ε = (0, Ø) l’origine On écrit le bigraphe F :

ε → (3, {x y}) et le dessine comme suit :

Figure 3.5 Bigraphe F : ε → (3, {x y})

Les rectangles dans F représentent ses racines Le graphe des liens FL possède quatre liens :

deux sont les arêtes e1 et e2 qui s’appellent également les liens fermés, deux autres sont

nommées x et y qui s’appellent les liens ouverts

De même façon, on ajoute les interfaces au bigraphe réduit G( pour qu’il devienne le

bigraphe G Il n’a pas de liens ouverts, c’est-à-dire que tous ses liens sont les arêtes,

l’ensemble des noms dans son interface sortante sera donc vide On lui donne deux racines

comme les parents de v0 et v4 Voici ci-dessous le bigraphe G et ses constituants :

Figure 3.6 Bigraphe G et ses constituants

3.3 Classification de nœuds par signature et contrơle

Une signature К est un ensemble dont les éléments s’appellent des contrơles Pour chaque contrơle M, elle fournit un ordinal fini – cardinalité ar(M)

Les nœuds du bigraphe peuvent appartenir à des types différents Chacun des nœuds est assigné à un type, c’est le contrơle Pour chaque application, on a des contrơles différents, spécifiés avec leurs cardinalités dans une signature Par exemple, une signature К = {K : 2, L :

0, M : 1}, ó K, L, M sont les contrơles ; et 2, 0, 1 sont respectivement leur cardinalité

Ainsi, dans n’importe quel bigraphe sur la signature К, la cardinalité d’un nœud est celle de son contrơle Si on ne s’intéresse pas au nom v de chacun des nœuds, mais seulement

à son contrơle, on peut omettre son nom dans le bigraphe et le remplacer par son contrơle Par exemple, pour les bigraphes F et G ci-dessus, on a :

F : ε → (3, {x y}) G : ε → (2, Ø)

Figure 3.7 Bigraphes F et G avec leurs contrơles

3.4 Opérations algébriques sur les bigraphes

3.4.1 Composition

Etant donné deux bigraphes F : I → J et H : J → K dont les nœuds et les arêtes sont disjoints, ó I = (l, X), J = (m, Y) et K = (n, Z) Alors la composition G = H o F : I → K se

définit par :

• les racines de F remplacent les sites de H ;

• les noms des interfaces entrantes dans H sont reliés aux noms des interfaces sortantes

de F

Attention : L’ordre des sites ou des racines dans une composition à de l’importance

De plus le nombre de racines dans F doit être égal au nombre de sites dans H La composition définit une construction modulaire dans laquelle le contenu de sites non définit dans une description sont précisés par la composition

3.4.2 Produit tensoriel

Etant donné deux bigraphes F0 : I0 → J0 et F1 : I1 → J1 ó Ii = (mi, Xi) (i = 0, 1) et X0,

X1 sont disjoints ; Ji = (ni, Yi) (i = 0, 1) et Y0, Y1 sont disjoints Alors le produit tensoriel

F0 ⊗ F1 : I0 ⊗ I1 → J0 ⊗ J1 ó I0 ⊗ I1 = (m0 + m1, X0 X1) ; J0 ⊗ J1 = (n0 + n1, Y0 Y1) Ainsi, le produit tensoriel F0 ⊗ F1 de F0, F1 est formé seulement en les posant cơte à cơte

sortante de H doit être (2, Ø) qui est aussi l’interface sortante de G ; c’est pourquoi H doit posséder deux racines 0, 1 et il n’a pas les noms sortants L’interface entrante de H doit être (3, {x y}) qui est l’interface sortante de F ; c’est pourquoi H doit posséder trois sites 0, 1, 2, et les noms entrants x, y Voici le bigraphe H ó ses sites sont représentés par les rectangles ombragés :

Figure 3.8 Bigraphe H et ses constituants

Et c’est le bigraphe H avec ses contrơles sur la signature К :

3.6 Règle de réaction composée de deux bigraphes

L’évolution d’un système exprimée au moyen de bigraphes est représentée par des règles de réaction Une règle de réaction est une paire de bigraphes, source et destination ó la

source est le bigraphe modélisant l’état courant du système et la destination est celui qui modélise l’état suivant du système après l’exécution de la règle Par exemple, considérons la règle de réaction suivante :

Figure 3.10 Règle de réaction « Se_déplacer_Ri_Rj »

Cette règle permet à une personne (P) de se déplacer d’une salle (Ri) à une autre (Rj) qui sont connectées par une même porte (D) C’est-à-dire que avant l’exécution de la règle, la personne (P) est dans la salle (Ri) et après l’exécution de la règle, elle est dans la salle (Rj)

En outre, si un bigraphe est construit par la composition à partir de composants différents, alors une règle de réaction qui est appliquée à son composant est également appliquée à tout le bigraphe Par exemple, si l’on a une règle de réaction F1 → F2, alors cette règle peut être aussi appliquée comme suit : H o F1 → H o F2 On peut trouver que la règle de réaction et sa propriété ci-dessus ainsi que la structure de localisation des nœuds et les liens entre eux sont évidemment un point de clé pour la modélisation d’un système par bigraphes

3.7 Modélisation d’un système au moyen de bigraphes

Afin de modéliser un système, on modélise sa structure de localisation par le graphe des places, modélise les connexions entre ses objets ou domaines par le graphe des liens, et modélise la dynamique du système par les règles de réaction On verra un petit exemple mais très concret sur un système modélisé par les bigraphes comme suit (inspiré de [16]) :

Figure 3.11 Système de l’UTI modélisé par les bigraphes

Ce système est un modèle simplifié de l'UTI (Université de Technologies de l’Information), avec les salles modélisées par les nœuds « Salle » Chaque salle est connectée

à une ou quelques portes qui sont modélisées par les nœuds « Porte » Une des salles contient

un majordome (nœud « Majordome »), une personne (nœud « Personne ») et un ordinateur (noeud « Ordinateur »), c’est l’état actuel du système L'idée est que la personne peut passer la porte qui est connectée à la salle afin d’entrer la salle suivante si elle est accompagnée par le majordome (nous pouvons la considérer comme la capacité d’exprimer une allocation des ressources du modèle des bigraphes, c’est-à-dire qu’il permet d’exprimer le processus qu’un objet obtient une aide pour faire quelque chose) Pour cela, on donne deux règles de réaction comme suit :

• règle de réaction « Accompagner » : Cette règle (qui est composée de deux bigraphes

Rc et Rc’) modélise l’accompagnement de la personne par le majordome (le nœud

« Personne » est situé dans le nœud « Majordome » après l’exécution de la règle) L’objectif du site « s0 » est de représenter éventuellement les autres éléments (comme l’ordinateur,…) dans la salle ;

• règle de réaction « Se_déplacer » : Cette règle (qui est composée de deux bigraphes

Rm et Rm’) modélise le déplacement de la personne à la salle suivante si elle est accompagnée par le majordome (les nœuds « Majordome » et « Personne » sont situés dans la salle suivante après l’exécution de la règle)

Remarque : Jusqu’ici, on peut trouver que, avec le graphe des places, le graphe des liens, les

opérations algébriques sur les bigraphes et les règles de réaction, on peut modéliser facilement n’importe quel système, statique ainsi que dynamique, simple ainsi que compliqué

Nous avons ainsi dans ce chapitre donné une brève présentation sur le modèle des bigraphes comprenant ses connaissances les plus principales Ensuite nous avons également expliqué, via un exemple concret, comment modéliser un système par bigraphes Dans le chapitre suivant, nous décrirons les étapes pour construire deux éditeurs qui aident à définir les schémas des états au moyen de bigraphes et les schémas des règles de réaction composées

de deux bigraphes, ce sont aussi un des objectifs les plus importants du stage