Cours Intelligence Artificielle Chap Introduction Insat 2012

frogsspiffyAI and Robotics

Jul 18, 2012 (5 years and 1 month ago)

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Chapitre I
Introduction à l’Intelligence
Mme Rejeb Zaouali Lilia1
Introduction à l’Intelligence
Artificielle
Introduction ￿
Qu’est ce que les tâches suivantes ont-elles
en commun?
￿
Concevoir un programme capable d’identifier et
de supprimer les messages non sollicités de la
Mme Rejeb Zaouali Lilia2
de supprimer les messages non sollicités de la
messagerie électronique
￿
Concevoir un robot pour distribuer
automatiquement le courrier dans les bureaux
￿
Concevoir un engin spatial capable d’évoluer sur
la planète Mars et d’y récolter des données
Introduction ￿
De tels systèmes doivent posséder un certain
degré d’intelligence
Mme RejebZaoualiLilia3
￿Qu’est ce que l’intelligence?
Définitions de l’intelligence (1) ￿
Intelligence
: Selon le Webster’s New World Dictionary
(1988),l’intelligence, c’est :
￿
(a) La capacité d’apprendre ou de comprendre grâce à
l’expérience. La capacité d’acquérir et de retenir les
connaissances. La capacité mentale
(b) La capacité de répondre rapidement et de manière
Mme Rejeb Zaouali Lilia4
￿
(b) La capacité de répondre rapidement et de manière
appropriée à une nouvelle situation; L’utilisation de la faculté
de raisonnement pour résoudre des problèmes, se comporter
en société, etc. de manière effective.
￿
(c) En Psychologie, le succès mesure de l’utilisation de ces
capacités afin de résoudre certaines tâches.
Définitions de l’intelligence (2) ￿
Ce qui rend difficile la distinction entre une tâche
réalisée par un être humain ou par une machine [Turing]
￿
Ce qui permet la survie de l’individu le plus apte,
parfaitement adapté à son environnement [Darwin]
Tout ce qui fait que cela fonctionne et produit le plus de
Mme Rejeb Zaouali Lilia5
￿
Tout ce qui fait que cela fonctionne et produit le plus de
revenus pour l’entreprise [Edison]
￿Qu’est ce que l’intelligence Artificielle ?
Qu’est ce que l’intelligence
artificielle ? ￿
Sur le web
￿
IA est la simulation des processus intelligents
chez l’humain
￿
IA est la reproduction des méthodes ou des
Mme Rejeb Zaouali Lilia6
￿
IA est la reproduction des méthodes ou des
résultats du raisonnement ou de l’intuition
humains
￿
IA est l’étude des facultés mentales et des
méthodes calculatoires et informatiques
Intelligence artificielle
Comportement
intelligent
Ordinateur
Mme Rejeb Zaouali Lilia7
Humains
Définition de l’intelligence
artificielle (1) ￿
L’IA a pour but la construction de programmes informatiques
qui s’adonnent à des tâches qui sont, pour l’instant,
accomplies de façon plus satisfaisantes par des êtres
humains car elles demandent des processus mentaux de haut
niveau tels que: l’apprentissage perceptuel, l’organisation de
Mme Rejeb Zaouali Lilia8
niveau tels que: l’apprentissage perceptuel, l’organisation de
la mémoire et le raisonnement critique.
«The science of making machines do things that would
require intelligence if done by humans» [Marvin Minsky]
￿
«AI is the part of computer science concerned with designing
intelligent computer systems» [Feigenbaum]
Définition de l’intelligence
artificielle (2) ￿
Cette définition laisse la place pour des différences
de points de vue:
￿
Certains chercheurs voient l’IA comme une branche de
l’ingénierie
[construction de robots]
Mme Rejeb Zaouali Lilia9
￿
D’autres chercheurs soulignent le lien avec les Sciences
de la Cognition
[simulation de l’intelligence humaine]
￿
D’autres chercheurs s’intéressent aux questions
Philosophiques
associées aux connaissances et à la
conscience.
Synthèse des définitions (1)
«La tentative nouvelle et
passionnante d’amener les
ordinateurs à
penser…»[Hageland 1985]
«L’étude des facultés mentales
grâce à des modèles
informatiques» [MacDermott,
1985]
Des systèmes qui pensent comme
des humains
Des systèmes qui pensent
rationnellement
Mme Rejeb Zaouali Lilia10
«L’automatisation d’activités que
nous associons à la pensée
humaine, des activités telles que
la prise de décision, la résolution
de problème,l’apprentissage…»
[Bellman, 1978]
«L’étude des moyens
informatiques qui rendent
possibles la perception, le
raisonnement et
l’action»[Winston, 1992]
Synthèse des définitions (2)
«L’art de créer des machines
capables de prendre en charge des
fonctions exigeant de l’intelligence
quand elles sont réalisées par des
gens» [Kurzweil 1990]
«L’intelligence artificielle est l’étude de
la conception des agents intelligents»
[Poole et al., 1998]
Des systèmes qui agissent comme
des humains
Des systèmes qui agissent
rationnellement
Mme Rejeb Zaouali Lilia11
«L’étude des moyens à mettre en
œuvre pour faire en sorte que des
ordinateurs accomplissent des choses
pour lesquelles il est préférable de
recourir à des personnes pour le
moment …»[Rich & Knight, 1991]
«L’IA … étudie le comportement
intelligent dans les artefacts»[Nilsson,
1998]
Synthèse des définitions (3)
Des systèmes qui
pensent comme
Des systèmes
qui pensent
Réussite par
rapport aux
performances
humaines
Mesure de la
rationalité
Processus de
pensée et de
raisonnement
Mme Rejeb Zaouali Lilia12
pensent comme
des humains
qui pensent
rationnellement
Des systèmes qui
agissent comme
des humains
Des systèmes
qui agissent
rationnellement
raisonnement
Comportement
Synthèse des définitions (4) ￿
IA est une discipline qui systématise et
automatise les tâches intellectuelles pour
créer des machines capables de :
￿
Penser comme un humain : Modélisation
Mme Rejeb Zaouali Lilia13
￿
Penser comme un humain : Modélisation
cognitive (Apprentissage par renforcement,
réseaux neuronaux)
￿
Penser rationnellement : pensée logique
Synthèse des définitions (5)
￿
Agir comme un humain : Système passant le test
de Turing (Apprendre, mémoriser, résoudre des
problèmes et communiquer, ).
￿
Agir rationnellement :
agent rationnel qui agit
Mme Rejeb Zaouali Lilia14
selon ses croyances pour atteindre la meilleure
solution ou dans un environnement incertain la
meilleure solution prévisible (pas seulement
logique)
￿Plus générale que la pensée rationnelle
￿Convient mieux au développement scientifique que les approches fondées
sur la pensée et l’action humaine
Fondements de l’IA (1) ￿
Philosophie (de 428 av.J.-C à nos jours ) : logique, méthodes de
raisonnement, langage, apprentissage, rationalité
￿
Peut –on utiliser des règles formelles pour tirer des conclusions
valides?
￿
D’où la connaissance provient elle?
￿
Comment la connaissance conduit
-
elle à l’action?
Mme Rejeb Zaouali Lilia15
￿
Comment la connaissance conduit
-
elle à l’action?
￿
Mathématique (de 800 à nos jours ) : représentations formelles
et preuves algorithmes, probabilité
￿
Quelles sont les règles formelles qui permettent de tirer des
conclusions valides?
￿
Qu’est ce qui peut être calculé?
￿
Comment raisonne-t-on à partir d’informations incertaines?
Fondements de l’IA (2) ￿
Economie (de 1776 à nos jours ) :
￿
Comment prendre des décisions qui maximisent les gains?
￿
Comment faire quand les autres risquent de ne pas coopérer?
￿
Comment y arriver alors que les gains sont susceptibles d’être
éloignés dans le futur?
Mme Rejeb Zaouali Lilia16
￿
Neurosciences ( de 1861 à nos jours) : substrat physique et
biologique de l’activité mentale
￿
Comment le cerveau traite-t-il l’information?
￿
Psychologie (de 1879 à nos jours) : adaptation, phénomènes de
perception et de contrôle
￿
Comment les hommes et les animaux pensent et agissent-ils?
Fondements de l’IA (3) ￿
Sciences de l’ingénieur (de 1940 à nos jours ) :
￿
Comment construire un ordinateur performant?
￿
Théorie de contrôle et cybernétique (de 1948 à nos jours) :
￿
Comment faire en sorte que des artefacts opèrent de façon
Mme Rejeb Zaouali Lilia17
￿
Comment faire en sorte que des artefacts opèrent de façon
autonome?
￿
Linguistique (de 1957 à nos jours )
￿
Quels sont les rapports entre le langage et la pensée?
Historique (1) ￿
Gestation de l’intelligence artificielle (1943-1955)
￿
Naissance de l’intelligence artificielle (1956)
￿
Les années lumières 1956-1966
￿
Logic theorist (Newell, Shaw et Simon) démonstration des
théorèmes de la logique des propositions
Mme Rejeb Zaouali Lilia18
￿
Reconnaissance de caractères, le perceptron (Rosenbalt, 58)
￿
General problem Solver : Résolveur de problèmes général
￿
Geometry problem solver
￿
ELIZA : Etude de la communication du langage naturel entre
l’homme et la machine [Weizenbaum]
Historique (2) ￿
Les années noires 1966-1969
￿
Les premiers programmes contenaient peu de connaissances
relatives au sujet du problème
￿
Problème d’explosion combinatoire
￿
Restrictions relatives aux structures de base susceptibles de
générer un comportement intelligent
Mme Rejeb Zaouali Lilia19
￿
Le renouveau (Les premiers systèmes experts)1969-1979
￿
DENDRAL réalise l’analyse automatique des spectres de masse
pour déterminer la structure moléculaire du corps chimique étudié
[Buchanan, Sutherland, Feigenbaum, 1969]
￿
MYCIN diagnostique les maladies infectieuses du sang et propose
un traitement approprié [Shortliffe, 1976]
￿
Compréhension du langage naturel
￿
Développement des langages de représentation et de raisonnement
Historique (3) ￿
L’IA devient une industrie 1980-aujourd’hui
￿
Premier système expert commercial réussi. Ce SE permet de
configurer les ordinateurs en fonction des commandes des
clients
￿
Recherche sur les architectures de puces et les interfaces
Mme Rejeb Zaouali Lilia20
Recherche sur les architectures de puces et les interfaces
hommes-machines
￿
Retour des réseaux de neurones (de 1986 à nos jours)
Historique (4) ￿
L’IA devient une science (de 1987 à nos jours)
￿
Révolution au niveau des thèmes de recherche et de des
méthodologies adoptées en intelligence artificielle Fouille de données,
Réseaux baysiens
Mme Rejeb Zaouali Lilia21
Réseaux baysiens
Les systèmes experts normatifs (rationnels)
￿
Révolution au niveau de la robotique, de la vision et de la
représentation des connaissances
￿
Emergence des agents intelligents (de 1995 à nos
jours)
Les principaux langages de
l’intelligence artificielle ￿
LISP (1960, MacCarthy)
￿
Prolog (1973, A. Dolmerauer), Prolog avec
contraintes
￿
SmallTalk (1972, A kay)
Mme Rejeb Zaouali Lilia22
￿
SmallTalk (1972, A kay)
￿
JAVA (1994), C++, Scheme,etc.
Exemple de systèmes d’IA ￿
Robots
￿
Programmes de jeu d’échec
￿
Systèmes de reconnaissance et synthèse de la parole
￿
Systèmes de reconnaissance et de synthèse d’images
￿
Systèmes de reconnaissance de l’écriture
￿
Vérificateur de syntaxe
Mme Rejeb Zaouali Lilia23
￿
Vérificateur de syntaxe
￿
Reconnaissance de formes
￿
Diagnostic médical
￿
Algorithmes de jeu
￿
Traduction automatique
￿
Apprentissage automatique
￿
Systèmes à base de connaissance
￿
Interfaces intelligentes
Problèmes pour l’IA ￿
Les domaines privilégiés de l’IA : là où il n’y a pas
d’algorithme à la portée des machines
￿
Comme les problèmes qui ont une combinatoire trop
importante : jeux, planification, mots croisés, économie,
etc.
Mme Rejeb Zaouali Lilia24
etc.
￿
.. Qui nécessitent une démarche heuristique
￿
Ex : jeu d’échec (10
160
), TSP (n!)/2
￿
L’intelligence artificielle simule aussi le
comportement humain :
￿
Modéliser les cas et les modes de raisonnement d’un
expert humain
￿
Les rendre accessibles à un non informaticien
Comment mesurer
l’intelligence de nos systèmes?
￿
Le test de Turing
￿Pas pratique
￿
Stratégies d’évaluations pratiques: Exemples:
￿
Échecs
￿Tournois
￿
DENDRAL
￿Revue par experts
￿
Quand c’est possible, utiliser les critères d’ingénierie pour
Mme Rejeb Zaouali Lilia25
￿
Quand c’est possible, utiliser les critères d’ingénierie pour
analyser la performance:
￿
Est-ce que le programme a réussi à accomplir la
tâche qui lui a été demandée?
￿
L’a-t-il fait efficacement?
￿
L’a-t-il bien fait?
Où en est on aujourd’hui ￿
NavFAb : un véhicule a fait un long voyage à 98%
du temps sous pilote automatique
￿
Inrets : système automatique de contrôle du trafic
qui établit des rapports en langage naturel
￿
Détection de fraude sur carte de crédit et
Mme Rejeb Zaouali Lilia26
￿
Détection de fraude sur carte de crédit et
automatisation de crédit
￿
Moteurs de recherche :
www.citeseer.com
￿
Mots croisés
Surprise ￿
Certaines tâches difficiles pour l’être humain
sont «faciles» pour la machine
￿
Jeu de dames et d’othello
￿
Etablissement d’horaires de compagnie aérienne
Mme Rejeb Zaouali Lilia27
￿
Etablissement d’horaires de compagnie aérienne
￿
Détection de fraude
￿
Tri de courrier
￿
Preuve de théorèmes
￿
Conception automatique
￿
Mots-croisés
Surprise (2) ￿
Certaines tâches aisées pour l’être humain
sont difficiles pour la machine
￿
Reconnaissance de la parole
￿
Reconnaissance de visage
Mme Rejeb Zaouali Lilia28
￿
Reconnaissance de visage
￿
Composition en musique et en art
￿
Navigation automatique
￿
Activités motrices
￿
Compréhension du langage naturel
￿
Raisonnement de sens commun
Contenu du cours ￿
Représentation des problèmes
￿
Résolution : Stratégies de recherche
￿
Résolution : les stratégies adversériales
Mme Rejeb Zaouali Lilia29
￿
Les systèmes experts
Références bibliographiques ￿
Stuart Russell
and
Peter Norvig
: Artificial Intelligence: A
Modern Approach (Second Edition) by, PEARSON
Education.
￿
Jean-Paul Haton
: Le Raisonnement en intelligence
artificielle, DUNOD.
Avron BARR and Edward Feingenbaum
: The handbook
Mme Rejeb Zaouali Lilia30
￿
Avron BARR and Edward Feingenbaum
: The handbook
of artificial intelligence, PITMAN.
￿
Ranan B. Banerji
: Artificial intelligence, A theorietical
approach, ELSEIVER, North Holland.
￿
Alain Bonnet
: l’intelligence artificielle, Promesses et
réalités. InterEditions.
￿
Nathalie Japkowicz
: cours «introduction à l’intelligence
artificielle», université d’Ottawa