base de l'inteligence artificielle

1. Introduction `a l’Intelligence Artificielle
Cyril Terrioux
cyril.terrioux@univ-amu.fr
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 1 / 41

2. Plan
1 Introduction
2 L’histoire de l’IA
3 Vers une d´efinition de l’IA
4 Les domaines concern´es par l’IA
5 Quelques applications de l’IA
6 Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
7 Ce qui sera abord´e dans ce cours
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 2 / 41

3. Introduction
Plan
1 Introduction
2 L’histoire de l’IA
3 Vers une d´efinition de l’IA
4 Les domaines concern´es par l’IA
5 Quelques applications de l’IA
6 Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
7 Ce qui sera abord´e dans ce cours
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 3 / 41

4. Introduction
Qu’est-ce que l’Intelligence ?
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 4 / 41

5. Introduction
Qu’est-ce que l’Intelligence ?
La d´efinition du Larousse :
Facult´e de comprendre, de saisir par la pens´ee.
Aptitude `a s’adapter `a une situation, `a choisir en fonction des
circonstances.
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 4 / 41

6. Introduction
Qu’est-ce que l’Intelligence ?
Quelques exemples de tˆaches ”intelligentes” :
le raisonnement de bon sens
l’´etude des sciences (physique, math´ematiques, . . . ),
la compr´ehension d’une langue,
l’´ecriture de logiciels,
la conduite d’un v´ehicule.
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 5 / 41

7. Introduction
Qu’est-ce que l’Intelligence Artificielle ?
Il est difficile de donner une d´efinition pr´ecise :
la difficult´e `a d´efinir l’Intelligence
de nombreux domaines sont concern´es par l’IA
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 6 / 41

8. Introduction
Qu’est-ce que l’Intelligence Artificielle ?
Il est difficile de donner une d´efinition pr´ecise :
la difficult´e `a d´efinir l’Intelligence
de nombreux domaines sont concern´es par l’IA
Une d´efinition approximative :
”Reproduire le comportement humain”
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 6 / 41

9. Introduction
Qu’est-ce que l’Intelligence Artificielle ?
Il est difficile de donner une d´efinition pr´ecise :
la difficult´e `a d´efinir l’Intelligence
de nombreux domaines sont concern´es par l’IA
Une d´efinition approximative :
”Reproduire le comportement humain”
Une d´efinition approximative plus g´en´erale :
”Reproduire le comportement animal”
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 6 / 41

10. L’histoire de l’IA
Plan
1 Introduction
2 L’histoire de l’IA
3 Vers une d´efinition de l’IA
4 Les domaines concern´es par l’IA
5 Quelques applications de l’IA
6 Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
7 Ce qui sera abord´e dans ce cours
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 7 / 41

11. L’histoire de l’IA
La pr´ehistoire (1945-1955)
Premier probl`eme ´etudi´e : Traduction automatique
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 8 / 41

12. L’histoire de l’IA
La pr´ehistoire (1945-1955)
Premier probl`eme ´etudi´e : Traduction automatique
R´esultat : un ´echec
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 8 / 41

13. L’histoire de l’IA
La pr´ehistoire (1945-1955)
Premier probl`eme ´etudi´e : Traduction automatique
R´esultat : un ´echec
Mais, on a tira des enseignements :
importance des connaissances non exprim´ees,
´etude de la repr´esentation des connaissances,
impossibilit´e de repr´esenter toutes les connaissances,
n´ecessit´e de les r´ediger sous forme g´en´erique.
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 8 / 41

14. L’histoire de l’IA
La pr´ehistoire (1945-1955)
Test de Turing :
un jeu avec 3 joueurs A, B et C
C doit deviner de A et de B qui est un homme et qui est une femme
C pose des questions `a A et B
le joueur A tente d’induire C en erreur
le joueur B joue le jeu
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 9 / 41

15. L’histoire de l’IA
La pr´ehistoire (1945-1955)
Test de Turing :
un jeu avec 3 joueurs A, B et C
C doit deviner de A et de B qui est un homme et qui est une femme
C pose des questions `a A et B
le joueur A tente d’induire C en erreur
le joueur B joue le jeu
Que se passe-t-il quand on remplace A par une machine ?
C ´echouera-t-il aussi souvent ?
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 9 / 41

16. L’histoire de l’IA
Les balbutiements (1955-1970)
1956 :
John McCarthy invente le terme IA.
Postulat : toute activit´e intelligente est mod´elisable et reproductible
par une machine.
LOGIC THEORIST : premier programme pour la d´emonstration de
th´eor`emes
1957 :
GPS (General Problem Solver)
NSS (jeu d’´echecs)
1960 : Algorithme de Davis et Putnam
. . .
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 10 / 41

17. L’histoire de l’IA
La sp´ecialisation (1970-1980)
De nombreuses ramifications vont se cr´eer :
compr´ehension du langage naturel,
d´emonstration automatique de th´eor`emes,
repr´esentation des connaissances,
programmation des jeux,
r´esolution de probl`emes,
. . .
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 11 / 41

18. L’histoire de l’IA
L’essor (1980-????)
Avanc´ee technologique de l’informatique
Exemples :
Les syst`emes experts deviennent op´erationnels en chimie, en
m´edecine, en g´eologie ou dans l’industrie.
Deep Blue bat Kasparov (1997).
La recherche publique ou priv´ee se d´eveloppe.
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 12 / 41

19. Vers une d´efinition de l’IA
Plan
1 Introduction
2 L’histoire de l’IA
3 Vers une d´efinition de l’IA
4 Les domaines concern´es par l’IA
5 Quelques applications de l’IA
6 Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
7 Ce qui sera abord´e dans ce cours
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 13 / 41

20. Vers une d´efinition de l’IA
L’approche cognitive
Une approche pluridisciplinaire mˆelant linguistes, informaticiens et
psychologues
Etude des processus du raisonnement humain
L’IA est la r´ealisation des programmes imitant dans leur fonctionnement
l’esprit humain.
Exemple : la compr´ehension du langage naturel
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 14 / 41

21. Vers une d´efinition de l’IA
L’approche pragmatiste
Objectif : produire des algorithmes
`a partir de l’´etude du probl`eme
en tenant compte des contraintes mat´erielles.
IA = boˆıte noire
Boˆıte intelligente si elle r´eussit un certain nombre de tests (par exemple
Test de Turing)
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 15 / 41

22. Vers une d´efinition de l’IA
L’approche connexioniste
Une approche fondamentalement diff´erente
Aucun apprentissage symbolique, aucun algorithme
Mais une mod´elisation du fonctionnement des neurones
R´eseaux de neurones capables :
d’apprendre `a partir d’exemples,
de g´en´eraliser (empiriquement) cet apprentissage.
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 16 / 41

23. Vers une d´efinition de l’IA
Une d´efinition g´en´erale
L’IA vise `a faire ex´ecuter par l’ordinateur des tˆaches pour lesquelles
l’Homme est actuellement meilleur que la machine.
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 17 / 41

24. Vers une d´efinition de l’IA
Une d´efinition g´en´erale
L’IA vise `a faire ex´ecuter par l’ordinateur des tˆaches pour lesquelles
l’Homme est actuellement meilleur que la machine.
Remarque :
Un probl`eme dit d’IA aujourd’hui
ne le sera peut-ˆetre plus demain !
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 17 / 41

25. Les domaines concern´es par l’IA
Plan
1 Introduction
2 L’histoire de l’IA
3 Vers une d´efinition de l’IA
4 Les domaines concern´es par l’IA
5 Quelques applications de l’IA
6 Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
7 Ce qui sera abord´e dans ce cours
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 18 / 41

26. Les domaines concern´es par l’IA
L’informatique
Algorithmique
Th´eorie de la complexit´e
Imagerie Num´erique
Logique
Bases de donn´ees
Langage naturel
. . .
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 19 / 41

27. Les domaines concern´es par l’IA
L’informatique
Algorithmique
´ecriture, preuve et complexit´e des algorithmes
Th´eorie de la complexit´e
Imagerie Num´erique
Logique
Bases de donn´ees
Langage naturel
. . .
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 19 / 41

28. Les domaines concern´es par l’IA
L’informatique
Algorithmique
Th´eorie de la complexit´e
complexit´e des probl`emes
Imagerie Num´erique
Logique
Bases de donn´ees
Langage naturel
. . .
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 19 / 41

29. Les domaines concern´es par l’IA
L’informatique
Algorithmique
Th´eorie de la complexit´e
Imagerie Num´erique
traitement de l’image
Logique
Bases de donn´ees
Langage naturel
. . .
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 19 / 41

30. Les domaines concern´es par l’IA
L’informatique
Algorithmique
Th´eorie de la complexit´e
Imagerie Num´erique
Logique
logique propositionnelle
logique du premier ordre
logique non monotone
Bases de donn´ees
Langage naturel
. . .
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 19 / 41

31. Les domaines concern´es par l’IA
L’informatique
Algorithmique
Th´eorie de la complexit´e
Imagerie Num´erique
Logique
Bases de donn´ees
apprentissage
fouilles de donn´ees
Langage naturel
. . .
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 19 / 41

32. Les domaines concern´es par l’IA
L’informatique
Algorithmique
Th´eorie de la complexit´e
Imagerie Num´erique
Logique
Bases de donn´ees
Langage naturel
compr´ehension du langage naturel
analyses lexicales et syntaxiques
s´emantique
. . .
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 19 / 41

33. Les domaines concern´es par l’IA
Les math´ematiques
Outils math´ematiques
objets math´ematiques (arbres, graphes, . . . )
les probabilit´es
. . .
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 20 / 41

34. Les domaines concern´es par l’IA
Les math´ematiques
Outils math´ematiques
objets math´ematiques (arbres, graphes, . . . )
les probabilit´es
. . .
Logique
Preuve de th´eor`emes
. . .
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 20 / 41

35. Les domaines concern´es par l’IA
Les sciences humaines
Logique
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 21 / 41

36. Les domaines concern´es par l’IA
Les sciences humaines
Logique
Langage naturel
´etude des techniques de compr´ehension du langage naturel
´etude linguistique
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 21 / 41

37. Les domaines concern´es par l’IA
Les sciences humaines
Logique
Langage naturel
´etude des techniques de compr´ehension du langage naturel
´etude linguistique
Fonctionnement du raisonnement humain
´etude des processus mis en œuvre par le cerveau humain
. . .
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 21 / 41

38. Les domaines concern´es par l’IA
Autres domaines int´eressants pour l’IA
La m´edecine
La biologie
La physique et la chimie
. . .
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 22 / 41

39. Quelques applications de l’IA
Plan
1 Introduction
2 L’histoire de l’IA
3 Vers une d´efinition de l’IA
4 Les domaines concern´es par l’IA
5 Quelques applications de l’IA
6 Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
7 Ce qui sera abord´e dans ce cours
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 23 / 41

40. Quelques applications de l’IA
Traitement du langage naturel
Quelques probl`emes :
compr´ehension d’un langage naturel
synth`ese de phrase
traduction automatique
. . .
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 24 / 41

41. Quelques applications de l’IA
Traitement du langage naturel
Les difficult´es :
processus extrˆemement complexes
aucune logique math´ematique
les r`egles et les exceptions sont nombreuses (aspect syntaxique)
les ambigu¨ıt´es aussi ⇒ n´ecessit´e d’exploiter l’aspect s´emantique
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 25 / 41

42. Quelques applications de l’IA
Traitement du langage naturel
Exemples :
”La porte ferme mal”
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 26 / 41

43. Quelques applications de l’IA
Traitement du langage naturel
Exemples :
”La porte ferme mal”
art. nom verbe adv.
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 26 / 41

44. Quelques applications de l’IA
Traitement du langage naturel
Exemples :
”La porte ferme mal”
art. nom verbe adv.
pron. verbe nom nom
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 26 / 41

45. Quelques applications de l’IA
Traitement du langage naturel
Exemples :
”La porte ferme mal”
art. nom verbe adv.
pron. verbe nom nom
”La ferme”
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 26 / 41

46. Quelques applications de l’IA
Traitement du langage naturel
Exemples :
”La porte ferme mal”
art. nom verbe adv.
pron. verbe nom nom
”La ferme”
art. nom
pron. verbe
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 26 / 41

47. Quelques applications de l’IA
Probl`emes de vision
Quelques probl`emes :
analyse de sc`ene
analyse s´emantique du contenu
. . .
Exemple : analyse de flux vid´eo (INA)
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 27 / 41

48. Quelques applications de l’IA
Planification de tˆaches
Quelques probl`emes :
calcul d’un plan
calcul du meilleur plan
prise en compte de contraintes temporelles
. . .
Exemples :
transports de passagers ou de marchandises
fabrication `a la chaˆıne
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 28 / 41

49. Quelques applications de l’IA
Robotique
Quelques probl`emes :
probl`eme de vision
planifications de tˆaches
probl`eme de repr´esentation de l’environnement
vitesse de r´eaction
. . .
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 29 / 41

50. Quelques applications de l’IA
Fouilles de donn´ees
Quelques probl`emes :
d´efinition de langage
repr´esentation des connaissances
d´eduction de nouvelles informations
. . .
Exemples :
d´efinition du profil type des visiteurs d’un site
recherche m´edicale
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 30 / 41

51. Quelques applications de l’IA
Syst`emes experts
Quelques exemples :
diagnostic m´edical,
d´etection de panne,
analyse chimique,
prospection g´eologique,
configuration d’ordinateur (DEC)
. . .
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 31 / 41

52. Quelques applications de l’IA
Les jeux
Quelques probl`emes :
th´eorie des jeux
temps de r´eponse
. . .
Exemples :
Jeux vid´eo
Jeux d’´echecs, de dames, de go, . . .
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 32 / 41

53. Quelques applications de l’IA
Plan
1 Introduction
2 L’histoire de l’IA
3 Vers une d´efinition de l’IA
4 Les domaines concern´es par l’IA
5 Quelques applications de l’IA
6 Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
7 Ce qui sera abord´e dans ce cours
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 33 / 41

54. Quelques applications de l’IA
Sur le plan ´economique
r´eduction des investissements :
op´erateurs de t´el´ephonie mobile
industrie
r´eduction des coˆuts :
transport de passagers ou de marchandises
industrie
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 34 / 41

55. Quelques applications de l’IA
Sur le plan ´economique
Soci´et´es sp´ecialis´ees :
Bouygues E-lab,
Cosytec,
France T´el´ecom R&D,
ILOG (IBM),
PROLOGIA,
. . .
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 35 / 41

56. Quelques applications de l’IA
Sur le plan humain
meilleures pr´evisions des risques climatiques
envoi de robots
faciliter l’acc`es `a l’information
des logiciels toujours plus efficaces
des jeux toujours plus r´ealistes
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 36 / 41

57. Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
Plan
1 Introduction
2 L’histoire de l’IA
3 Vers une d´efinition de l’IA
4 Les domaines concern´es par l’IA
5 Quelques applications de l’IA
6 Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
7 Ce qui sera abord´e dans ce cours
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 37 / 41

58. Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
Difficult´es de mod´elisation :
les probl`emes ne sont pas toujours parfaitement d´efinis
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 38 / 41

59. Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
Difficult´es de mod´elisation :
les probl`emes ne sont pas toujours parfaitement d´efinis
certaines notions sont difficiles `a exprimer :
possibilit´e, probabilit´e, pr´ef´erence, . . .
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 38 / 41

60. Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
Difficult´es de mod´elisation :
les probl`emes ne sont pas toujours parfaitement d´efinis
certaines notions sont difficiles `a exprimer :
possibilit´e, probabilit´e, pr´ef´erence, . . .
Difficult´es de r´esolution :
Difficult´es de conception des algorithmes
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 38 / 41

61. Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
Difficult´es de mod´elisation :
les probl`emes ne sont pas toujours parfaitement d´efinis
certaines notions sont difficiles `a exprimer :
possibilit´e, probabilit´e, pr´ef´erence, . . .
Difficult´es de r´esolution :
Difficult´es de conception des algorithmes
Espaces de recherche tr`es vastes
Probl`emes de temps de r´eponse
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 38 / 41

62. Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
Difficult´es technologiques :
Toute avanc´ee peut rendre des m´ethodes op´erationnelles
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 39 / 41

63. Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
Difficult´es technologiques :
Toute avanc´ee peut rendre des m´ethodes op´erationnelles
Difficult´es de g´en´eralisation :
Les m´ethodes sont souvent d´edi´ees `a un probl`eme particulier
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 39 / 41

64. Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
Difficult´es technologiques :
Toute avanc´ee peut rendre des m´ethodes op´erationnelles
Difficult´es de g´en´eralisation :
Les m´ethodes sont souvent d´edi´ees `a un probl`eme particulier
Des probl`emes tr`es vari´es
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 39 / 41

65. Ce qui sera abord´e dans ce cours
Plan
1 Introduction
2 L’histoire de l’IA
3 Vers une d´efinition de l’IA
4 Les domaines concern´es par l’IA
5 Quelques applications de l’IA
6 Quelques difficult´es rencontr´ees en IA
7 Ce qui sera abord´e dans ce cours
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 40 / 41

66. Ce qui sera abord´e dans ce cours
Ce qui sera abord´e dans ce cours
La repr´esentation des connaissances :
diff´erents formalismes (graphes d’´etats, CSP, logique propositionnelle,
. . . )
raisonnements sur ces formalismes
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 41 / 41

67. Ce qui sera abord´e dans ce cours
Ce qui sera abord´e dans ce cours
La repr´esentation des connaissances :
diff´erents formalismes (graphes d’´etats, CSP, logique propositionnelle,
. . . )
raisonnements sur ces formalismes
La th´eorie des jeux
quelques techniques pour les jeux `a deux joueurs
illustrations pour le jeu d’´echecs
les limites pratiques
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 41 / 41

68. Ce qui sera abord´e dans ce cours
Ce qui sera abord´e dans ce cours
La repr´esentation des connaissances :
diff´erents formalismes (graphes d’´etats, CSP, logique propositionnelle,
. . . )
raisonnements sur ces formalismes
La th´eorie des jeux
quelques techniques pour les jeux `a deux joueurs
illustrations pour le jeu d’´echecs
les limites pratiques
La planification de tˆaches
Introduction `a l’Intelligence Artificielle 41 / 41