Intitulé du moduleIntitulé du module : Introduction aux: Introduction aux

systèmes systèmes experts experts

NiveauNiveau: 4: 4èmeème Année Année

CycleCycle : Ingénieur: Ingénieur

CœfficientCœfficient :: 33

ContenuContenu

Chapitre1Chapitre1:: Introduction à l’intelligence artificielle Introduction à l’intelligence artificielle et domaines d’applicationet domaines d’application

Chapitre2Chapitre2:: Formalisme de la représentation des Formalisme de la représentation des connaissancesconnaissances

Chapitre3Chapitre3:: Les systèmes inférentiel(système Les systèmes inférentiel(système sexperts)sexperts)

Chapitre4Chapitre4:: systèmes experts et application systèmes experts et application

Chapitre5Chapitre5:: Méthodologie de construction des Méthodologie de construction des systèmes expertssystèmes experts

Références BibliographiquesRéférences Bibliographiques

  1- 1- J.L.LAURIERE. «J.L.LAURIERE. «Représentation des Représentation des

connaissancesconnaissances» Edition Eyrolles, 1988.» Edition Eyrolles, 1988.

2-2- A. HAYASE et al. « A. HAYASE et al. « Approche Logique de l’IAApproche Logique de l’IA »  » Edition Dunod Informatique, 1990.Edition Dunod Informatique, 1990.

3-3- A. BUNDY. «  A. BUNDY. « Artificial Intelligence TechniquesArtificial Intelligence Techniques »  » Edition Springer,1997.Edition Springer,1997.

4-4- S.Russell et P.Norvig. «  S.Russell et P.Norvig. « Intelligence Intelligence ArtificielleArtificielle » Edition Pearson Education, 2006. » Edition Pearson Education, 2006.

INTRODUCTION INTRODUCTION GENERALEGENERALE

INTELLIGENCE ARTIFICIELLEINTELLIGENCE ARTIFICIELLE

2008/20092008/2009

1 - HISTOIRE DE L’INTELLIGENCE ARTIFICIELLE1 - HISTOIRE DE L’INTELLIGENCE ARTIFICIELLE

1-1 Gestation de L’IA (1943 – 1955)1-1 Gestation de L’IA (1943 – 1955)

Les premier traveaux :Les premier traveaux :Warren Mc CullochWarren Mc Culloch et et Walter PittsWalter Pitts (1943)  ils puisèrent à trois sources :(1943)  ils puisèrent à trois sources :

L’état du savoir sur la psychologie de base et la L’état du savoir sur la psychologie de base et la fonction des neurones dans le cerveaux ;fonction des neurones dans le cerveaux ;

L’analyse formelle de la logique propositionnelle de L’analyse formelle de la logique propositionnelle de RussellRussell et et whitheadwhithead ; ;

La théorie de calcul de La théorie de calcul de TuringTuring. . Toute fonction calculable peut être calculé par un Toute fonction calculable peut être calculé par un

réseau de neurones.réseau de neurones.

Deux étudiants du département de Deux étudiants du département de mathématique de Prinston, mathématique de Prinston, Marvin Marvin MinskyMinsky et et Dean EdmondsDean Edmonds, ont construit le , ont construit le premier ordinateur à réseau de neurones premier ordinateur à réseau de neurones en 1951, le SNARC( 3000 tubes à vide et en 1951, le SNARC( 3000 tubes à vide et un mécanisme de pilote automatique un mécanisme de pilote automatique récupère sur un bombardier B-24 pour récupère sur un bombardier B-24 pour simuler un réseau de 40 neurones)simuler un réseau de 40 neurones)

Le jury de thèse émit des doutes quant à Le jury de thèse émit des doutes quant à la nature mathématique du travail, mais la nature mathématique du travail, mais Von NeumannVon Neumann déclara « Si ce n’est pas le déclara « Si ce n’est pas le cas aujourd’hui, ce la sera un jour. »…cas aujourd’hui, ce la sera un jour. »…

Alin TuringAlin Turing : Première vision complète de  : Première vision complète de

l’IA dans son article de 1950 « Les l’IA dans son article de 1950 « Les

ordinateurs et l’intelligences » c’est ordinateurs et l’intelligences » c’est

dans ce texte qu’il a présenté le dans ce texte qu’il a présenté le Teste Teste

de Turingde Turing, , l’apprentissage l’apprentissage

artificielleartificielle, , les algorithmes les algorithmes

génétiquesgénétiques,…,…

1-2 Naissances de l’IA1-2 Naissances de l’IA

A Princeton A Princeton John McCarthyJohn McCarthy convainquit convainquit MinskyMinsky, , Claude ShannonClaude Shannon et et Nathaniel RochesterNathaniel Rochester de l’aider à de l’aider à rassembler les chercheurs américains rassembler les chercheurs américains spécialisés dans la théorie des spécialisés dans la théorie des automates, les réseaux de neurones et automates, les réseaux de neurones et l’étude de l’intelligence. Ils organisèrent l’étude de l’intelligence. Ils organisèrent un séminaire de deux mois a Dartmouth un séminaire de deux mois a Dartmouth au cours de l’été 1956(MIT, IBM,…).au cours de l’été 1956(MIT, IBM,…).

Allen NewellAllen Newell et et Herbert SimonHerbert Simon prestent prestent

un programme capable de raisonner, un programme capable de raisonner,

le Logique Théoriste(le Logique Théoriste(LTLT) , dont Simon ) , dont Simon

disait : disait : 

«  «  nous avons inventé un programme nous avons inventé un programme informatique capable de penser de informatique capable de penser de manière non numérique et, ce faisant, manière non numérique et, ce faisant, résoudre le problème de la dualité du résoudre le problème de la dualité du corps et de l’espritcorps et de l’esprit». ».

peut après le séminaire le programme peut après le séminaire le programme

été capable de démontrer la majorité été capable de démontrer la majorité

des théorèmes du chap2 de:des théorèmes du chap2 de:

« Principes Mathématique« Principes Mathématique»»

de de RussellRussell et et WhitheadWhithead..

Le principal héritage de ce séminaire Le principal héritage de ce séminaire

et le consensus autour du nom et le consensus autour du nom

proposé par proposé par McCartyMcCarty pour baptisé la pour baptisé la

nouvelle discipline : nouvelle discipline :

INTELLIGENCE ARTIFICIELLEINTELLIGENCE ARTIFICIELLE  ..

2- Définition de l’Intelligence 2- Définition de l’Intelligence ArtificielleArtificielle

2-1 2-1 L’intelligence est :L’intelligence est :► a)a) La capacité d’apprendre ou de comprendre La capacité d’apprendre ou de comprendre

grâce à l'expérience. La capacité d'acquise et grâce à l'expérience. La capacité d'acquise et de retenir les connaissances. La capacité de retenir les connaissances. La capacité mentalementale

► b)b) La capacité de répondre rapidement et de La capacité de répondre rapidement et de manière appropriée à une nouvelle situation; manière appropriée à une nouvelle situation; L’utilisation de la faculté de raisonnement L’utilisation de la faculté de raisonnement pour résoudre des problèmes, se comporter pour résoudre des problèmes, se comporter en société, etc.. de manière effectiveen société, etc.. de manière effective

► c)c) En Psychologie, le succès mesure de En Psychologie, le succès mesure de l’utilisation de ces capacités afin de résoudre l’utilisation de ces capacités afin de résoudre certaines taches. certaines taches. (Webster’s New World Dictionary 1988)(Webster’s New World Dictionary 1988)

2-2 Définition de l’IA :

(Le Petit Robert) :(Le Petit Robert) :► "Partie de l'informatique qui a pour but la "Partie de l'informatique qui a pour but la

simulation de facultés cognitives afin de suppléer simulation de facultés cognitives afin de suppléer l'être humain pour assurer des fonctions dont on l'être humain pour assurer des fonctions dont on convient, dans un contexteconvient, dans un contexte

► donné, qu'elles requièrent de l'intelligence (cf. donné, qu'elles requièrent de l'intelligence (cf. Système expert)Système expert)

► Les langages de l'intelligence artificielle Les langages de l'intelligence artificielle ((ada, ada, lisp,prolog)lisp,prolog)

► Les fonctions de l'intelligence artificielle : Les fonctions de l'intelligence artificielle : reconnaissance des formes et de la parole, reconnaissance des formes et de la parole, simulation, jeu, conduite de robots, simulation, jeu, conduite de robots, apprentissageapprentissage

► Les outils de l'intelligence artificielle : réseau de Les outils de l'intelligence artificielle : réseau de neurones (cf. connexionnisme), réseau neurones (cf. connexionnisme), réseau sémantique (cf. aussi cogniticien)"sémantique (cf. aussi cogniticien)"

►(John McCarthy):(John McCarthy): Le but de Le but de

intelligence artificielle est l’étude de intelligence artificielle est l’étude de

la structure de l’information et de la la structure de l’information et de la

structure de processus de résolution structure de processus de résolution

de problèmes, indépendamment des de problèmes, indépendamment des

applications et indépendamment applications et indépendamment

d’une réalisation. d’une réalisation.

►(Marvin Minsky):(Marvin Minsky): L’IA a pour but la L’IA a pour but la

construction de programmes construction de programmes

informatiques qui s’adonnent a des informatiques qui s’adonnent a des

taches qui sont, pour l’instant, taches qui sont, pour l’instant,

accomplies de façon plus accomplies de façon plus

satisfaisantes par des êtres humains satisfaisantes par des êtres humains

car elles demandent des processus car elles demandent des processus

mentaux de haut niveau tels que : mentaux de haut niveau tels que :

l’apprentissage perceptuel, l’apprentissage perceptuel,

l’organisation de la mémoire et le l’organisation de la mémoire et le

raisonnement critiqueraisonnement critique

► (Allen Newell):(Allen Newell): Une présupposition Une présupposition

essentielle pour agir intelligemment essentielle pour agir intelligemment

d’une manière générale est la d’une manière générale est la

capacité de produire et de manipuler capacité de produire et de manipuler

des structures symboliques. des structures symboliques.

► (John Shore) :(John Shore) :Reproduction des Reproduction des

activités cognitives jugées activités cognitives jugées

intelligentes pour l'homme. intelligentes pour l'homme.

3- De l’informatique à l’IA3- De l’informatique à l’IA

► L’informatique est définie par Philippe L’informatique est définie par Philippe Dreyfus, l’inventeur de ce mot, comme une Dreyfus, l’inventeur de ce mot, comme une science qui, à l’aide d’algorithmes, traite science qui, à l’aide d’algorithmes, traite des données pour obtenir des information des données pour obtenir des information (modèle de Von Newman)(modèle de Von Newman)

► L’informatique nécessite q’un programmeur L’informatique nécessite q’un programmeur sache résoudre le problème posé, et puisse sache résoudre le problème posé, et puisse expliciter les différentes étapes de cette expliciter les différentes étapes de cette résolution par un nombre fini d’instruction résolution par un nombre fini d’instruction

►Pour construire un programme qui joue Pour construire un programme qui joue au échec, cela nécessite la mise en au échec, cela nécessite la mise en œuvre d’un nombre énorme(voir œuvre d’un nombre énorme(voir impossible) de configuration pour faire impossible) de configuration pour faire face aux différentes situation dans le jeu.face aux différentes situation dans le jeu.

►Alors, au lieu d’indiquer à l’ordinateur Alors, au lieu d’indiquer à l’ordinateur toutes les étapes du raisonnement, toutes les étapes du raisonnement, pourquoi ne pas luis donner la faculté de pourquoi ne pas luis donner la faculté de raisonner comme le fait une personne raisonner comme le fait une personne dans la même situation.(dans la même situation.(idée de base de idée de base de l’IAl’IA))

► Le programmeur en IA doit raisonner en terme Le programmeur en IA doit raisonner en terme d’objectif, seul l’objectif doit être fixé( un d’objectif, seul l’objectif doit être fixé( un théorème à démontrer, une image à théorème à démontrer, une image à reconnaître, etc.…). Le programmeur se charge reconnaître, etc.…). Le programmeur se charge de choisir les moyens d’atteindre cet objectif en de choisir les moyens d’atteindre cet objectif en fonction des hypothèse qui lui sont données. Il fonction des hypothèse qui lui sont données. Il s'agit de la programmation s'agit de la programmation DECLARATIVE DECLARATIVE par par opposition à la programmation opposition à la programmation PROCEDURAL.PROCEDURAL.

► Pour permettre à un système de trouvé lui-Pour permettre à un système de trouvé lui-même une solution à un problème donné, il doit même une solution à un problème donné, il doit possède des capacité de raisonnement en possède des capacité de raisonnement en utilisant un ensemble de utilisant un ensemble de connaissancesconnaissances approprié. approprié.

►Systèmes expertSystèmes expert►Programmation par contraintesProgrammation par contraintes►Raisonnement basé sur le casRaisonnement basé sur le cas►Reconnaissance de la paroleReconnaissance de la parole►Traitement du langage naturelTraitement du langage naturel►Traduction automatiqueTraduction automatique►Vision par ordinateurVision par ordinateur►Robots et systèmes autonomesRobots et systèmes autonomes

3- Domaines d’application

► Planification et Programmation Autonomes:Planification et Programmation Autonomes: Remote AgentRemote Agent de la NASA, le premier de la NASA, le premier programme de planification embarqué, il a servi programme de planification embarqué, il a servi à contrôler la programmation des opération à à contrôler la programmation des opération à bord d’un vaisseau spatial (Jonsson et al 2000)bord d’un vaisseau spatial (Jonsson et al 2000)

► Jeux: Jeux: Deep BlueDeep Blue d’IBM, le premier ordinateur d’IBM, le premier ordinateur qui soit parvenu à vaincre le champion du qui soit parvenu à vaincre le champion du monde d’échecs Garry Kasparove (Goodman et monde d’échecs Garry Kasparove (Goodman et Keen 1997) Keen 1997)

Exemples:

►Diagnostic: Diagnostic: des programmes de des programmes de diagnostic médical fondés sur une diagnostic médical fondés sur une analyse probabiliste ont atteint un niveau analyse probabiliste ont atteint un niveau d’expertise élevé dans plusieurs d’expertise élevé dans plusieurs spécialités médicalesspécialités médicales

►Robotique:Robotique: de nombreux chirurgiens se de nombreux chirurgiens se servent de robots capables de les assister servent de robots capables de les assister en microchirurgie(HipNav Digioia et al en microchirurgie(HipNav Digioia et al 1996)1996)

►L’homme communique sans cesse. Il a L’homme communique sans cesse. Il a inventé pour cela la parole, l’écriture, puis inventé pour cela la parole, l’écriture, puis récemment les moyen audio-visuelles.récemment les moyen audio-visuelles.

►L’intelligence de l’homme est liés à la L’intelligence de l’homme est liés à la communication du savoir et du savoir-communication du savoir et du savoir-faire.faire.

►La question qui se pose est: comment La question qui se pose est: comment communiquer à un ordinateur des communiquer à un ordinateur des connaissances, des raisonnement.connaissances, des raisonnement.

4- L’IA et La représentation des connaissances4- L’IA et La représentation des connaissances

►La représentation des connaissances La représentation des connaissances fait appel non seulement à des fait appel non seulement à des concepts isolés(données), mais aussi concepts isolés(données), mais aussi aux liens qui existent entre aux liens qui existent entre eux(information symboliques).eux(information symboliques).

► Il existe différents modes de Il existe différents modes de représentation de connaissances, dont représentation de connaissances, dont les principaux sont les suivants: les principaux sont les suivants:

►Logique des proposition,Logique des proposition,

►Calcul des prédicats,Calcul des prédicats,

►Règles de production,Règles de production,

►Réseaux sémantiques,Réseaux sémantiques,

►Objets structurés.Objets structurés.