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1
Année universitaire 2021-2022
Intelligence Artificielle
2
Une branche de l'informatique nommée intelligence
artificielle poursuit la création d'ordinateurs ou de
machines aussi intelligents que les êtres humains.
Introduction
3
Selon le père de l'Intelligence Artificielle, John McCarthy, "The
science and engineering of making intelligent machines, especially
intelligent computer programs ".
L'intelligence artificielle est un moyen de faire en sorte qu'un
ordinateur, un robot contrôlé par ordinateur ou un logiciel pense
intelligemment, de la même manière que les humains intelligents
pensent.
Concept de base de l'intelligence artificielle
4
L'IA est accomplie en étudiant comment le cerveau humain pense et
comment les humains apprennent, décident et travaillent tout en
essayant de résoudre un problème, puis en utilisant les résultats de
cette étude comme base pour développer des logiciels et des systèmes
intelligents.
Tout en exploitant la puissance des systèmes informatiques, la
curiosité humaine l'amène à se demander : « Une machine peut-elle
penser et se comporter comme les humains ? »
Concept de base de l'intelligence artificielle
5
Définition de l’IA
– Des systèmes qui pensent comme les humains
– Des sysrèmes qui agissent comme les humains
– L’IA a pour but de faire exécuter par l’ordinateur des
tâches pour lesquelles l’homme dans un contexte donné
est aujourd’hui meilleur que la machine (Alliot et Schiex
1994)
6
Naissance de l’IA
• Débuts pendant la 2nde guerre mondiale
– décryptage → traduction
– Mise au point d’un traducteur automatique en 5 ans
– Comment représenter les connaissances ?
– Comment les extraire d’un individu ?
• 1956 John McCarthy, Darmouth College
• Objectifs ambitieux
– Traduction automatique
– Jouer aux échecs et battre les grands maîtres
7
Premiers programmes d’IA
• Newell, Shaw et Simon
– LOGIC THEORIST 1956
– GPS (General Problem Solver)
– NSS (programme de jeu d’échec)
• Physical Symbol System Hypothesis
– Manipuler des symboles = comportement intelligent
– Simon prédit en 1958 la défaite d’un GMI
• Euphorie puis déception
– Recherche dans de multiples directions
8
Domaines de l’IA
• Actuellement l’IA concerne :
– La résolution de problèmes en général
• Algorithme A*, recherche arborescente, CSP, heuristique, recherche
locale, programmation génétique
– La reconnaissance de formes / son
– Le traitement automatique du langage naturel (TALN)
– La robotique
– Les réseaux neuronaux
– …
9
De quoi est composée l'intelligence ?
L'intelligence est intangible. Elle est composé de
◆ Raisonnement
◆ Apprentissage
◆ Résolution de problèmes
◆ Perception
◆ Intelligence linguistique
10
De quoi est composée l'intelligence ?
11
De quoi est composée l'intelligence ?
Raisonnement
– C'est l'ensemble des processus qui nous
permettent de fournir une base de jugement, de
prise de décision et de prédiction.
12
Faire raisonner une machine
• Raisonnement logique
– Calcul des propositions
– Calcul des prédicats
Permet de représenter des connaissance et de raisonner
sur ces connaissances
13
Calcul Propositionnel
• La logique (Calcul Propositionnel) permet
– de représenter des connaissances
– de raisonner sur ces connaissances
– On utilise des variables propositionnelles (vrai, faux) ainsi que
des connecteurs logiques (et, ou, implique, équivalent) :
• Si il fait beau et qu’on n’est pas samedi alors je fais du vélo
• Si je fais du vélo alors il y a du vent
• Donc si il fait beau et qu’on est pas samedi alors il y a du vent
(b s) → f f → v (b s) → v

14
Modus Ponens / Principe de résolution
• Règle d’inférence qui permet de produire de
nouvelles connaissances
 (b s)  f
 f  v
(b s) → v

 X  Y
X  Z
Y  Z

 f  v
 (b s)  f

15
Calcul des prédicats
• Extension du Calcul Propositionnel
– Syllogisme :
• Socrate est un homme
• Tout homme est mortel
• Donc Socrate est mortel
• homme(socrate)
 X homme(X) → mortel(X)
homme(socrate)
homme(X)  mortel(X)
• Démonstration automatique de théorèmes
Unification
Principe de
résolution mortel(socrate)
hommes
socrate
16
De quoi est composée l'intelligence ?
Apprentissage
Les humains, certaines espèces d'animales et les systèmes
activés par l'IA ont la capacité d'apprentissage.
17
De quoi est composée l'intelligence ?
Résolution de problèmes
– C'est le processus dans lequel on perçoit et essaie
d'arriver à une solution souhaitée à partir d'une
situation actuelle en empruntant un chemin bloqué
par des obstacles connus ou inconnus.
La résolution de problèmes comprend également la
prise de décision, qui est le processus de sélection
de l'alternative la plus appropriée parmi plusieurs
alternatives pour atteindre l'objectif souhaité.
18
De quoi est composée l'intelligence ?
Perception
– C'est le processus d'acquisition, d'interprétation, de
sélection et d'organisation des informations
sensorielles.
Percevoir suppose sentir. Chez l'homme, la perception
est facilitée par les organes sensoriels. Dans le
domaine de l'IA, le mécanisme de perception
rassemble les données acquises par les capteurs
de manière significative.
19
De quoi est composée l'intelligence ?
Intelligence linguistique
– C'est la capacité d'utiliser, de comprendre, de
parler et d'écrire le langage verbal et écrit.
20
Domaines d'études au sein de l'IA
L'intelligence artificielle est un vaste domaine
d'étude.
Ce domaine d'étude aide à trouver des solutions aux
problèmes du monde réel.
21
Domaines d'études au sein de l'IA
Apprentissage automatique (Machine Learning)
C'est l'un des domaines les plus populaires de l'IA.
Le concept de base de ce domaine est de faire en sorte
que la machine apprenne à partir des données
comme les êtres humains peuvent apprendre de
leur expérience.
22
Domaines d'études au sein de l'IA
Recherche
Ce domaine d'étude est essentiellement utilisé dans des
jeux comme les échecs, le tic-tac-toe.
Les algorithmes de recherche donnent la solution
optimale après avoir parcouru tout l'espace de
recherche
23
Domaines d'études au sein de l'IA
Réseaux de neurones artificiels
Artificial Neural Networks ANN
ANN peut être utilisé dans la robotique, la
reconnaissance vocale, le traitement de la parole, la
vision par ordinateur, etc.
24
Domaines d'études au sein de l'IA
Représentation des connaissances
Knowledge Representation
– C'est le domaine d'étude à l'aide duquel nous
pouvons représenter les faits d'une manière
compréhensible pour la machine. Plus la
connaissance est représentée efficacement ; plus
le système serait intelligent.
25
Application de l’IA
Jeux
L'IA joue un rôle crucial dans les jeux stratégiques tels que
les échecs, le poker, le tic-tac-toe, etc., où la machine
peut penser à un grand nombre de positions possibles en
se basant sur des connaissances heuristiques.
26
Application de l’IA
Traitement du langage naturel
On peut interagir avec l'ordinateur qui comprend le langage
naturel parlé par les humains.
27
Application de l’IA
Systèmes experts
Certaines applications intègrent des machines, des logiciels
et des informations spéciales pour transmettre des
raisonnements et des conseils.
Ils fournissent des explications et des conseils aux
utilisateurs.
28
Application de l’IA
Systèmes de vision artificielle
Ces systèmes comprennent et interprètent les entrées
visuelles sur l'ordinateur. Par exemple,
• Un avion espion prend des photographies, qui sont
utilisées pour déterminer des informations spatiales ou
une carte des zones.
• Les médecins utilisent un système expert clinique pour
diagnostiquer le patient.
• La police utilise un logiciel informatique qui peut
reconnaître le visage du criminel avec le portrait stocké
réalisé par l'artiste médico-légal.
29
Application de l’IA
Reconnaissance de la parole
Certains systèmes intelligents sont capables d'entendre et
de comprendre le langage en termes de phrases et de
leurs significations pendant qu'un humain leur parle.
30
Application de l’IA
Reconnaissance de l'écriture manuscrite
Le logiciel de reconnaissance d'écriture lit le texte écrit sur
papier par un stylo ou sur écran par un stylet. Il peut
reconnaître les formes des lettres et les convertir en texte
modifiable.
31
Application de l’IA
Robots intelligents
Les robots sont capables d'effectuer les tâches confiées par
un humain. Ils ont des capteurs pour détecter les données
physiques du monde réel telles que la lumière, la chaleur,
la température, le mouvement, le son et la pression.
Ils disposent de processeurs efficaces, de plusieurs
capteurs et d'une énorme mémoire pour faire preuve
d'intelligence.
De plus, ils sont capables d'apprendre de leurs erreurs et de
s'adapter au nouvel environnement.
32
Python pour l’IA
L'intelligence artificielle est considérée comme la
technologie tendance du futur.
Il y a déjà un certain nombre d'applications qui lui
sont faites. De ce fait, de nombreuses entreprises
et chercheurs s'y intéressent.
Il existe de nombreux langages de programmation
tels que Lisp, Prolog, C++, Java et Python, qui
peuvent être utilisés pour développer des
applications d'IA.
Parmi eux, le langage de programmation Python a
acquis une grande popularité
33
Python pour l’IA
Syntaxe simple et moins de codage
Python implique très peu de codage et une syntaxe
simple parmi d'autres langages de programmation
qui peuvent être utilisés pour développer des
applications d'IA. Grâce à cette fonctionnalité, les
tests peuvent être plus faciles et nous pouvons
nous concentrer davantage sur la programmation.
34
Python pour l’IA
Bibliothèques intégrées pour les projets d'IA
Un avantage majeur de l'utilisation de Python pour
l'IA est qu'il est livré avec des bibliothèques
intégrées. Python a des bibliothèques pour
presque tous les types de projets d'IA. Par
exemple, NumPy, SciPy, matplotlib, nltk, SimpleAI
sont quelques-unes des bibliothèques intégrées
importantes de Python.
• Open source : Python est un langage de programmation
open source. Cela le rend très populaire dans la
communauté.
• Peut être utilisé pour une large gamme de
programmation : Python peut être utilisé pour une large
gamme de tâches de programmation, comme un petit
script shell ou des applications Web d'entreprise.
35
Fonctionnalités importantes de Python
Considérons maintenant les fonctionnalités
importantes suivantes de Python :
⚫ Il prend en charge les méthodes de programmation
fonctionnelles et structurées ainsi que la POO.
⚫ Il peut être utilisé comme langage de script ou peut être
compilé en byte-code pour créer des applications
volumineuses.
⚫ Il fournit des types de données dynamiques de très haut
niveau et prend en charge la vérification de type
dynamique.
⚫ Il prend en charge le ramasse-miettes automatique.
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  • 2. 2 Une branche de l'informatique nommée intelligence artificielle poursuit la création d'ordinateurs ou de machines aussi intelligents que les êtres humains. Introduction
  • 3. 3 Selon le père de l'Intelligence Artificielle, John McCarthy, "The science and engineering of making intelligent machines, especially intelligent computer programs ". L'intelligence artificielle est un moyen de faire en sorte qu'un ordinateur, un robot contrôlé par ordinateur ou un logiciel pense intelligemment, de la même manière que les humains intelligents pensent. Concept de base de l'intelligence artificielle
  • 4. 4 L'IA est accomplie en étudiant comment le cerveau humain pense et comment les humains apprennent, décident et travaillent tout en essayant de résoudre un problème, puis en utilisant les résultats de cette étude comme base pour développer des logiciels et des systèmes intelligents. Tout en exploitant la puissance des systèmes informatiques, la curiosité humaine l'amène à se demander : « Une machine peut-elle penser et se comporter comme les humains ? » Concept de base de l'intelligence artificielle
  • 5. 5 Définition de l’IA – Des systèmes qui pensent comme les humains – Des sysrèmes qui agissent comme les humains – L’IA a pour but de faire exécuter par l’ordinateur des tâches pour lesquelles l’homme dans un contexte donné est aujourd’hui meilleur que la machine (Alliot et Schiex 1994)
  • 6. 6 Naissance de l’IA • Débuts pendant la 2nde guerre mondiale – décryptage → traduction – Mise au point d’un traducteur automatique en 5 ans – Comment représenter les connaissances ? – Comment les extraire d’un individu ? • 1956 John McCarthy, Darmouth College • Objectifs ambitieux – Traduction automatique – Jouer aux échecs et battre les grands maîtres
  • 7. 7 Premiers programmes d’IA • Newell, Shaw et Simon – LOGIC THEORIST 1956 – GPS (General Problem Solver) – NSS (programme de jeu d’échec) • Physical Symbol System Hypothesis – Manipuler des symboles = comportement intelligent – Simon prédit en 1958 la défaite d’un GMI • Euphorie puis déception – Recherche dans de multiples directions
  • 8. 8 Domaines de l’IA • Actuellement l’IA concerne : – La résolution de problèmes en général • Algorithme A*, recherche arborescente, CSP, heuristique, recherche locale, programmation génétique – La reconnaissance de formes / son – Le traitement automatique du langage naturel (TALN) – La robotique – Les réseaux neuronaux – …
  • 9. 9 De quoi est composée l'intelligence ? L'intelligence est intangible. Elle est composé de ◆ Raisonnement ◆ Apprentissage ◆ Résolution de problèmes ◆ Perception ◆ Intelligence linguistique
  • 10. 10 De quoi est composée l'intelligence ?
  • 11. 11 De quoi est composée l'intelligence ? Raisonnement – C'est l'ensemble des processus qui nous permettent de fournir une base de jugement, de prise de décision et de prédiction.
  • 12. 12 Faire raisonner une machine • Raisonnement logique – Calcul des propositions – Calcul des prédicats Permet de représenter des connaissance et de raisonner sur ces connaissances
  • 13. 13 Calcul Propositionnel • La logique (Calcul Propositionnel) permet – de représenter des connaissances – de raisonner sur ces connaissances – On utilise des variables propositionnelles (vrai, faux) ainsi que des connecteurs logiques (et, ou, implique, équivalent) : • Si il fait beau et qu’on n’est pas samedi alors je fais du vélo • Si je fais du vélo alors il y a du vent • Donc si il fait beau et qu’on est pas samedi alors il y a du vent (b s) → f f → v (b s) → v 
  • 14. 14 Modus Ponens / Principe de résolution • Règle d’inférence qui permet de produire de nouvelles connaissances  (b s)  f  f  v (b s) → v   X  Y X  Z Y  Z   f  v  (b s)  f 
  • 15. 15 Calcul des prédicats • Extension du Calcul Propositionnel – Syllogisme : • Socrate est un homme • Tout homme est mortel • Donc Socrate est mortel • homme(socrate)  X homme(X) → mortel(X) homme(socrate) homme(X)  mortel(X) • Démonstration automatique de théorèmes Unification Principe de résolution mortel(socrate) hommes socrate
  • 16. 16 De quoi est composée l'intelligence ? Apprentissage Les humains, certaines espèces d'animales et les systèmes activés par l'IA ont la capacité d'apprentissage.
  • 17. 17 De quoi est composée l'intelligence ? Résolution de problèmes – C'est le processus dans lequel on perçoit et essaie d'arriver à une solution souhaitée à partir d'une situation actuelle en empruntant un chemin bloqué par des obstacles connus ou inconnus. La résolution de problèmes comprend également la prise de décision, qui est le processus de sélection de l'alternative la plus appropriée parmi plusieurs alternatives pour atteindre l'objectif souhaité.
  • 18. 18 De quoi est composée l'intelligence ? Perception – C'est le processus d'acquisition, d'interprétation, de sélection et d'organisation des informations sensorielles. Percevoir suppose sentir. Chez l'homme, la perception est facilitée par les organes sensoriels. Dans le domaine de l'IA, le mécanisme de perception rassemble les données acquises par les capteurs de manière significative.
  • 19. 19 De quoi est composée l'intelligence ? Intelligence linguistique – C'est la capacité d'utiliser, de comprendre, de parler et d'écrire le langage verbal et écrit.
  • 20. 20 Domaines d'études au sein de l'IA L'intelligence artificielle est un vaste domaine d'étude. Ce domaine d'étude aide à trouver des solutions aux problèmes du monde réel.
  • 21. 21 Domaines d'études au sein de l'IA Apprentissage automatique (Machine Learning) C'est l'un des domaines les plus populaires de l'IA. Le concept de base de ce domaine est de faire en sorte que la machine apprenne à partir des données comme les êtres humains peuvent apprendre de leur expérience.
  • 22. 22 Domaines d'études au sein de l'IA Recherche Ce domaine d'étude est essentiellement utilisé dans des jeux comme les échecs, le tic-tac-toe. Les algorithmes de recherche donnent la solution optimale après avoir parcouru tout l'espace de recherche
  • 23. 23 Domaines d'études au sein de l'IA Réseaux de neurones artificiels Artificial Neural Networks ANN ANN peut être utilisé dans la robotique, la reconnaissance vocale, le traitement de la parole, la vision par ordinateur, etc.
  • 24. 24 Domaines d'études au sein de l'IA Représentation des connaissances Knowledge Representation – C'est le domaine d'étude à l'aide duquel nous pouvons représenter les faits d'une manière compréhensible pour la machine. Plus la connaissance est représentée efficacement ; plus le système serait intelligent.
  • 25. 25 Application de l’IA Jeux L'IA joue un rôle crucial dans les jeux stratégiques tels que les échecs, le poker, le tic-tac-toe, etc., où la machine peut penser à un grand nombre de positions possibles en se basant sur des connaissances heuristiques.
  • 26. 26 Application de l’IA Traitement du langage naturel On peut interagir avec l'ordinateur qui comprend le langage naturel parlé par les humains.
  • 27. 27 Application de l’IA Systèmes experts Certaines applications intègrent des machines, des logiciels et des informations spéciales pour transmettre des raisonnements et des conseils. Ils fournissent des explications et des conseils aux utilisateurs.
  • 28. 28 Application de l’IA Systèmes de vision artificielle Ces systèmes comprennent et interprètent les entrées visuelles sur l'ordinateur. Par exemple, • Un avion espion prend des photographies, qui sont utilisées pour déterminer des informations spatiales ou une carte des zones. • Les médecins utilisent un système expert clinique pour diagnostiquer le patient. • La police utilise un logiciel informatique qui peut reconnaître le visage du criminel avec le portrait stocké réalisé par l'artiste médico-légal.
  • 29. 29 Application de l’IA Reconnaissance de la parole Certains systèmes intelligents sont capables d'entendre et de comprendre le langage en termes de phrases et de leurs significations pendant qu'un humain leur parle.
  • 30. 30 Application de l’IA Reconnaissance de l'écriture manuscrite Le logiciel de reconnaissance d'écriture lit le texte écrit sur papier par un stylo ou sur écran par un stylet. Il peut reconnaître les formes des lettres et les convertir en texte modifiable.
  • 31. 31 Application de l’IA Robots intelligents Les robots sont capables d'effectuer les tâches confiées par un humain. Ils ont des capteurs pour détecter les données physiques du monde réel telles que la lumière, la chaleur, la température, le mouvement, le son et la pression. Ils disposent de processeurs efficaces, de plusieurs capteurs et d'une énorme mémoire pour faire preuve d'intelligence. De plus, ils sont capables d'apprendre de leurs erreurs et de s'adapter au nouvel environnement.
  • 32. 32 Python pour l’IA L'intelligence artificielle est considérée comme la technologie tendance du futur. Il y a déjà un certain nombre d'applications qui lui sont faites. De ce fait, de nombreuses entreprises et chercheurs s'y intéressent. Il existe de nombreux langages de programmation tels que Lisp, Prolog, C++, Java et Python, qui peuvent être utilisés pour développer des applications d'IA. Parmi eux, le langage de programmation Python a acquis une grande popularité
  • 33. 33 Python pour l’IA Syntaxe simple et moins de codage Python implique très peu de codage et une syntaxe simple parmi d'autres langages de programmation qui peuvent être utilisés pour développer des applications d'IA. Grâce à cette fonctionnalité, les tests peuvent être plus faciles et nous pouvons nous concentrer davantage sur la programmation.
  • 34. 34 Python pour l’IA Bibliothèques intégrées pour les projets d'IA Un avantage majeur de l'utilisation de Python pour l'IA est qu'il est livré avec des bibliothèques intégrées. Python a des bibliothèques pour presque tous les types de projets d'IA. Par exemple, NumPy, SciPy, matplotlib, nltk, SimpleAI sont quelques-unes des bibliothèques intégrées importantes de Python. • Open source : Python est un langage de programmation open source. Cela le rend très populaire dans la communauté. • Peut être utilisé pour une large gamme de programmation : Python peut être utilisé pour une large gamme de tâches de programmation, comme un petit script shell ou des applications Web d'entreprise.
  • 35. 35 Fonctionnalités importantes de Python Considérons maintenant les fonctionnalités importantes suivantes de Python : ⚫ Il prend en charge les méthodes de programmation fonctionnelles et structurées ainsi que la POO. ⚫ Il peut être utilisé comme langage de script ou peut être compilé en byte-code pour créer des applications volumineuses. ⚫ Il fournit des types de données dynamiques de très haut niveau et prend en charge la vérification de type dynamique. ⚫ Il prend en charge le ramasse-miettes automatique. ⚫ Il peut être facilement intégré avec C, C++, COM, ActiveX, CORBA et Java.