Introductionàl’IntelligenceArti1icielle

MarieLefevre

Février2017UniversitéClaudeBernardLyon1

Dequoiva-t-onparler?• Qu’est-cequel’IA?• L’histoiredel’IA• LesfaceDesdel’IA• L’IAaujourd’hui• Pourallerplusloin

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Qu’est-cequel’IA?

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LaconstrucKondeprogrammesinformaKquesquis’adonnentàdestâchesquisont,pourl’instant,accompliesdefaçonplussaKsfaisantepardesêtreshumains

carellesdemandentdesprocessusmentauxdehautniveautelsque:l’apprenKssageperceptuel,l’organisaKondelamémoireetleraisonnementcriKque.

MarvinMinsky

LebutdeintelligencearKficielleestl’étudedelastructuredel’informaKonetdelastructuredesprocessusderésoluKondeproblèmes,

indépendammentdesapplicaKonsetindépendammentd’uneréalisaKon.

JohnMcCarthy

UnecondiKonessenKellepouragirintelligemmentd’unemanièregénéraleestlacapacitédeproduireetdemanipulerdesstructuressymboliques.

AllenNewell

L’étudedesfacultésmentalesàl’aidedesmodèlesdetypecalculatoires

CharniaketMcDermoD

Qu’est-cequel’IA?

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Unedisciplineétudiantlapossibilitédefaireexécuterparl’ordinateurdestâchespourlesquellesl’hommeestaujourd’huimeilleurquelamachine.

RichetKnight

L’automaKsaKondesacKvitésassociéesauraisonnementhumain,tellesqueladécision,larésoluKondeproblèmes,

l’apprenKssage,…

Bellman

L’étudedesmécanismespermeDantàunagentdepercevoir,raisonner,etagir.

Winston

LaconcepKond’agentsintelligents

Pooleetal.

L’étudedesenKtésayantuncomportementintelligent.

Nilsson

Quatrefaçonsdevoirl’IA

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Fidélitéauxperformanceshumaines

ConcepKonidéalisédel’intelligence

Penséeetraisonnement

Comportement

Empirique(hypothèseet

expérimentaKons)

Théorique(mathémaKquesetingénierie)

ModélisaKoncogniKve1960

Newel,Simon,Bellman…

TestdeTuring1950

Kurzweil,Rich,Knight…

Penséelogique19es

Winston,McDermoD…

AgentraKonnel1990

Poole,Nilsson…

Systèmequipensecommeleshumains

SystèmequipenseraKonnellement

Systèmequiagitcommeleshumains

SystèmequiagitraKonnellement

Agircommedeshumains•  DéfiniKonopéraKonnelledel’IA•  TestdeTuring-1950•  Unemachineestconsidéréecommeintelligentesiellepeutconverserdetellemanièrequelesinterrogateurs(humains)nepeuventladisKnguerd’unêtrehumain

•  LoebnerPrize-1990•  www.loebner.net/Prizef/loebner-prize.html

•  Capacitésrequises:•  Traitementdulangagenaturel•  ReprésentaKondesconnaissances•  RaisonnementautomaKque•  ApprenKssage

•  Problème:nonreproducKble

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IAfaible/IAforte•  LetestdeTuringaproduitdeuxthèsessurl’IA:•  Thèsefaible•  Ilestpossibledeconstruiredesmachinesquisecomportentcommesiellesétaientintelligentes

•  Visionraisonnable:•  Unprogrammepeutêtrecapablederaisonner,d'apprendreetmêmederésoudredesproblèmes

•  Unprogrammene«pense»pas,ilexécute•  Thèseforte•  LesmachinesquiontuncomportementintelligentpossèdentdesétatscogniKfs•  Capabled’éprouveruneréelleconsciencedesoi,deressenKrdevraissenKmentsetcomprendrecequilapousseàfairetelleoutelleacKon

•  Nécessitedesavoirapprendreetmodifiersoncomportement

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Pensercommeunhumain•  DéfiniKondel’IAcommeunescienceexpérimentale•  ReposesurunemodélisaKoncogniKve•  CommentfoncKonnenotrecerveau?

•  Nécessite:•  Théoriessurl’acKvitéinterneducerveau•  SciencescogniKves(top-down)•  Prédireettesterlecomportementdesujetshumains

•  NeurosciencescogniKves(boDom-up)•  IdenKfierlecomportementàparKrdesdonnéesneurologiques

•  Problème:•  ValidaKon:implémenteretcompareravecleshumains

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Penserrationnellement•  Reposesurlapenséelogique•  Aristote:processusderaisonnementcorrect

•  Exemple: Socrateestunhomme Tousleshommessontmortels DoncSocrateestmortel

•  19esiècle:logiqueformelle•  Permetd’écriredesénoncéssurlesobjetsdumondeetleursrelaKons

•  LienentremathémaKqueetphilosophie

•  Problèmes•  Certainescapacités(ex:lapercepKon)nesontpasfacilementexprimablesenlogique

•  Toutcomportementintelligentn’estpasvéhiculéparleraisonnement•  IncerKtude:difficiledetraduirelesconnaissancesetétatsdumonderéelenéquaKonslogiques

•  Complexitédecalculs:différenceentrerésoudreunproblèmeenprincipeetlerésoudreréellement

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Agirrationnellement•  AgirselonsescroyancespouraDeindredesobjecKfs

•  Pasnécessairementderaisonnement•  Ex:réflexedeclignerlesyeux,reKrersamaind’unobjetbrulant…

•  AgentraKonnel•  EnKtéquiperçoitetagitdansunenvironnementpouraccomplirsesbutsenfoncKondesescapacités,desesconnaissancesetdesescroyances

•  Problème:•  Limitedecalcul,doncraKonalitéparfaiteimpossible•  Lebutestdeconcevoirlemeilleurprogrammeselonlesressourcesdisponibles

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Dequoiva-t-onparler?• Qu’est-cequel’IA?• L’histoiredel’IA• LesfaceDesdel’IA• L’IAaujourd’hui• Pourallerplusloin

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Lesbases

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•  -450:Lesgrecs:Platon,Socrate,Aristote…•  Lesphilosophesetlalogique

•  1623-1662:BlaisePascal,WilhelmSchickard•  MachinespouraddiKonner

•  1646-1716:Leibnitz•  Machineàraisonner

•  1815-1864:GeorgeBoole•  Langageformel,logiquecommedisciplinemathémaKque

•  1906-1978:KurtGödel•  Théorèmesdecomplétudeetd’incomplétude(1930/31)

Lesinspirateurs•  1936:AlanTuring•  hDp://www.cnrs.fr/ins2i/spip.php?arKcle201•  Calculabilité&MachinedeTuring

•  Montrequetouteformedecalculpeutêtrereprésentéenumériquement•  Donclalogiqueaussi…

•  1943:McCulloch&PiDs•  hDp://fr.wikipedia.org/wiki/Neurone_formel•  Approchephysiologiquedesneuronesdanslecerveau•  ModèlemathémaKqueabstraitcomposédeneuronesenréseau•  ToutefoncKoncalculablepeutêtrecalculéeaveccemodèle

•  LesconnecteurslogiquesproposiKonnelspeuventêtreimplantéspardesréseauxtrèssimples

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Lesinspirateurs•  1945:VonNeumann•  hDps://intersKces.info/jcms/int_64540/le-modele-darchitecture-de-von-

neumann•  Architectured’uncalculateur

•  1948:Wiener•  hDp://www.syK.net/CyberneKcs.html•  CybernéKque

•  Décritlescontrôlesetlastabilitéderéseauxélectriques

•  1949:Shannon•  hDp://mapage.noos.fr/xolvoet/shannon.htm•  Théoriedel’informaKon

•  Détaillelessignauxnumériques•  PermetlecodageinformaKque,laredondancedetexte,

lacryptographie…

•  1951:MarvinMinsky&PaulEdwards•  Premierordinateurbasésurlesréseauxneuronaux

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Actedenaissance•  1956:DartmouthCollege(USA)•  JohnMcCarthy(tenantdelalogique)•  MarvinMinsky(tenantd’uneapprocheparschémas)

•  10parKcipants(Shannon,Rochester…)

•  DiscussionsurlesrelaKonsentrelathéoriedesautomates,lesréseauxneuronauxetlarecherchesurl’intelligence•  GenèseautourdelanoKonde«machinesàpenser»•  Comparaisonducerveauaveclespremiersordinateurs

Ø JohnMcCarthyproposeletermeArKficialIntelligenceØ IdéedeconstruireuncerveauarKficiel

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Lesdébutdel’IA•  1956:Newell,Simon&Shaw•  Simon:hDp://en.wikipedia.org/wiki/Herbert_A._Simon•  Shaw:hDp://en.wikipedia.org/wiki/Cliff_Shaw•  ProgrammeLT(LogicalTheorist):démonstraKondesthéorèmesdePrincipia

MathemaKca•  Généraliséen1958:GeneralProblemSolverquiprogressedanslarésoluKon

enévaluantladifférenceentrelasituaKondusolveuretlebutàaDeindre.•  hDp://bitsavers.org/pdf/rand/ipl/P-1584_Report_On_A_General_Problem-

Solving_Program_Feb59.pdf

•  1957:Simon•  «Jenevoudraispasvoussurprendreouchoquermaislamanièrelaplussimple

derésumerestdedirequedorénavantilyadesmachinesquipensent,quiapprennentetquicréent.Enplus,leurcapacitédesavoirfairetoutcelacroitrapidementjusqu’àceque-dansunfuturproche-ladifficultédesproblèmesqu’ellessaventtraiterseracomparableàladifficultédesproblèmesauquell’esprithumains’estappliqué.»

Ø Promessequ'unemachineaussiintelligentequ'unêtrehumainexisteraitenmoinsd'unegénéraKon

Ø DesmillionsdedollarsontalorsétéinvesKspourréifierceDeprédicKon

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Premiersdé1is•  Programmescapablesdejouerauxéchecs•  Premièresidéesen1950parShannon•  Premièrevictoiresurunchampiondumondeen1997:DeepBluebatKasparov

•  hDp://en.wikipedia.org/wiki/Deep_Blue_(chess_computer)

•  Test«d’intelligence»:•  ANALOGY(Evans,1963)

capabledetrouverlasuite«logique»d’unesériedefigures•  hDp://leadserv.u-bourgogne.fr/files/publicaKons/000273-the-computaKonal-modeling-of-

analogy-making.pdf

•  RésoluKondeproblèmesparpropagaKondecontraintes•  1975:Waltz

•  hDp://www1.cs.columbia.edu/~waltz/

•  Dialogueen«langagenaturel»•  Eliza(Weizenbaum,1965)

hDp://jerz.setonhill.edu/if/canon/eliza.htm•  SHRDLU(Winograd,1968)

hDp://hci.stanford.edu/~winograd/shrdlu/

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DialogueavecEliza>Leshommessonttoujourslesmêmes-Dansquelsens?>Ilsnousénerventtoujourspourunouioupourunnon-Pensez-vousàunexempleparKculier?>Bien,monpeKtamim'aamenéeici-VotrepeKtamivousaamenéeici?>Ilditquejesuistropsouventdéprimée-Jesuisdésolé́d'apprendrequevousêtesdéprimée>C'estvrai,jesuismalheureuse-Pensez-vousquedeveniricivousaideàneplusêtremalheureuse?>J'aibesoind'aide,çac'estcertain-Qu'est-cequecelasignifiepourvousobtenirdel'aide?>Peut-êtrequejepourraisapprendreàrestertranquilleavecmamère-Parlez-moidevotrefamille.

•  Jouez:hDp://www.manifestaKon.com/neurotoys/eliza.php3J

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Shakey,lepremierrobot•  1967:StanfordResearchInsKtute

•  LepremierrobotcapablederaisonnersursespropresacKons

•  Lent:1hdecalculavantmouvement

•  Bruyant:«quitremble»

Ø Maisunepremièrebriqueestposée…

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Premièresdéceptions•  Lesannées1960/70…

•  ÉchecdestraducteursautomaKques•  Exempled'unaller-retourdetraducKonenrusse

«L'espritestfortmaislachairestfaible»devient«Lavodkaestbonnemaislaviandeestpourrie»

•  Passageàl’échelledesalgorithmesØ Problèmedemémoireetdepuissancedecalcul

•  1973:Arrêtdesfinancementspourl’IAengénéralØ Financementpourl’IAavecunbut

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Untournant•  Débutdesannées70:•  Beaucoupdemicromondespossèdentuncomportement«intelligent»•  …maislesmicromondesrestentdesmicromondesetn’évoluentpasversdesapplicaKonsréelles

Ø Lesméthodesd’IAsontdesamélioraKonsdelacombinatoire•  Onrestreintl’énuméraKonexhausKveàl’aidedu«bonsens»,defoncKonsd’évaluaKonsetd’heurisKques

•  NouvelleconvicKon:Uncomportement«intelligent»abesoind’uneconnaissanceapprofondiedudomaineétudié

Ø DébutdesSystèmesàBasedeConnaissancesetdel’IngénieriedesConnaissancesØ Quellesconnaissances?Ø Commentlesdonner?Ø Commentlesreprésenter?Ø CommentlesuKliser?

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L’èredessystèmesexperts•  Lesannées70/80:engouementpourlessystèmesexperts•  DENDRAL(enchimie):hDp://profiles.nlm.nih.gov/BB/A/L/Y/P/_/bbalyp.pdf

•  MYCIN(enmédecine):hDp://www.compuKng.surrey.ac.uk/research/ai/PROFILE/mycin.html

•  HersayII(encompréhensiondelaparole)•  Prospector(engéologie):hDp://www.compuKng.surrey.ac.uk/ai/PROFILE/prospector.html

•  Générateursdesystèmesexperts•  NEXPERTSystem:hDp://www.youtube.com/watch?v=RBwsqdsygGU•  CLIPS:hDp://www.siliconvalleyone.com/founder/clips/index.htm

Ø IAserecentresurlesconnaissancesavecexploitaKondelalogique:lesconnaissancessontséparéesduraisonnement

Ø 1èresventesd’IAauxentreprises!

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Déceptionsetrenouveau•  Findesannées80:désillusion•  Systèmeexpertdifficileàmaintenir/faireévoluer•  DifficultéàconvaincrelesentreprisesØ Plusdefinancement

•  Lesannées90:lesverroussautent•  1997:DeepBlue/Kasparov•  2005:ConduiteautonomedevoitureØ RiendenouveauenIAmaislaloideMoore…

maintenantlesmachinespeuventmeDreenœuvrel’IAimaginée•  Depuis90,nouvellevision«agent»

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IAàl’heureduWeb•  Lesannées2000•  L’IAestpartout:voiture,moteurderecherche…

•  TimBerners-Lee(inventeurduWWWen1989)•  LanceleprojetdeWebSémanKque(ouWeb3.0)•  Idée:meDredusens/desconnaissancesaudessusdespageswebmanipuléesparlesmachines

•  ExploitaKondestravauxsurlesontologiesissuesdel’IC•  Uneontologie=

•  Unehiérarchiedeconcepts•  DesrelaKonsentrecesconcepts•  DespropriétéslogiquesexprimantlasémanKquedesconceptsetdesrelaKons

Ø NaissanceduWebdesdonnéesetduWebdesobjets

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ProgrammationenIA?•  DeslangagesdeprogrammaKonspécifiques•  LISP(MacCarthy–USA–1958)

•  Traitementdeslistes•  hDp://www.mars.cs.unp.ac.za/lisp/

•  PROLOG(Colmerauer–France–1972)•  ProgrammaKonlogique•  hDp://alain.colmerauer.free.fr/

•  SmallTalk(Kay–1972)•  Langageobjet•  hDp://www.smalltalk.org/arKcles/arKcle_20040000_11.html

•  LeslangagesdeFramepourlareprésentaKondesconnaissances•  YAFOOL(YetAnotherFramebasedObjectOrientedLanguage–1986)•  hDps://hal.inria.fr/inria-00070088

•  KL-ONE(KnowledgeLanguage)

•  TousleslangagesdelogiquededescripKon:hDp://www.inf.unibz.it/~franconi/dl/course/

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Dequoiva-t-onparler?• Qu’est-cequel’IA?• L’histoiredel’IA• LesfaceDesdel’IA• L’IAaujourd’hui• Pourallerplusloin

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Lesgrandesquestionsdel’IA•  D’après«L’IA,maisenfindequois’agit-il?»(IRIT–France-2001)•  hDp://www.irit.fr/Livret-IA/Livret-3/livret-IA.pdf

•  Dixgrandsparadigmesderecherche•  Représenterl'informaKon,acquérirdesconnaissances•  AlgorithmesgénérauxderésoluKondeproblèmes•  IntelligencearKficielle«collecKve»•  Formaliseretmécaniserdifférentstypesderaisonnement•  ÉvaluerdessituaKons,décider,planifier•  Raisonnersurlechangement,letemps,etl'espace•  Résumer,apprendre,découvrir•  LangueetIA•  IndexaKonetIA•  RéalitévirtuelleetIA

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Lesfacettesdel’IA:informatique

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Diamantdel’AFIA-2002

…maisaussi•  FaceDedesmathémaKques•  FormalisaKonduraisonnementmathémaKque:Logique•  ContribuKonàdenouveauxchamps:

Logiquesmodales→logiquepossibiliste

•  FaceDedesSciencesdelacogniKonØ C’estlemêmeprojetaudépart…•  Vision«symbolique»:lapenséeestuncalculsurdessymbolesavecprocesseuretmémoires•  Approchevirtuelle

•  Vision«sub-symbolique»:lesmécanismessontbiologiquesmaisproduisentlemêmeeffetauniveaumacroscopique•  Réseauxneuronaux,automatescellulaires…

•  Vision«sociale»:laconnaissanceémergedecomportementsdistribuésdansunenvironnement(approchemulK-agents)•  Réseauxneuronauxdynamiques,coloniesd’insectes…

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Dequoiva-t-onparler?• Qu’est-cequel’IA?• L’histoiredel’IA• LesfaceDesdel’IA• L’IAaujourd’hui• Pourallerplusloin

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Prédictionsetréalités•  Danslesannées60,uncélèbreprofesseurduMITdisait:«àlafindel’étéonauradéveloppé́unœilélectronique»•  Toujourspasdesystèmedevisionparordinateurcapabledecomprendreunescènedynamiquecomplexe

•  MaisdessystèmesinformaKqueseffectuentcouramment•  LasurveillancedutraficrouKer•  Lareconnaissancedevisages•  L’analysed'imagesmédicales

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Prédictionsetréalités•  En1958,H.Simonprédisaitquedans10ansunordinateurseraitchampiond’échecs•  CeDeprédicKons'estvérifiéeen1997(DeepBlue)!

•  Aujourd'huilesordinateursontgagnélesKtresdechampionsdumondeauxjeuxdedames,d'Othelloetd’échecs

•  AujeuJeopardyavecWatson

•  EtmêmeaujeudeGo(AlphaGo)depuisoctobre2015

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Prédictionsetréalités•  Danslesannées70,beaucoupcroyaientquedesrobotsinformaKsésseraientpartoutdel'usineaudomicile•  Aujourd'huiquelquesindustries(automobile,électronique)sonttrèsroboKséesmaislesrobotsdomesKquesnesontpasencorerépandus

•  Maisaujourd’hui•  desrobotsontexploréMars•  desrobotsréalisentdesopéraKonsducerveauetducœur•  deshumanoïdessontopéraKonnelsetdisponiblesàlavente SU

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L’IAcachéepartout•  Oupresquepartout,maissouventtropbiencachée…

•  Apportdel’IA:•  Façondepenser,d’aborderlesproblèmes•  ModélisaKonetdécouvertedeconnaissances•  AmélioraKondeméthodesetapprochesexistantes

•  ApplicaKonsnombreuses:•  StaKsKquesetDataMining•  Recherched’informaKons•  Aideàladécision,àlaplanificaKon•  AideàlaconcepKon•  ….

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Alorsquereste-t-ilàfaire?•  Quelquesexemples:•  Assisterl’apprenKssagehumain•  S’adapteràdessituaKonschangeantes

•  AutonomousRoboKcTrussReconfiguraKonandManipulaKon•  hDp://www.youtube.com/watch?v=ynr7VGiusQQ&feature=c4-

overview&list=UUPgIJMsnxPkiVhKlvwu70nA•  VoirlacogniKoncommeuneémergencedansl’interacKonavecl’environnement•  CogniKonsituée,distribuée,émergente…

•  L’IAdéveloppementale•  Nouvellebranchedel'IAquiviseàprogrammerunsystèmeiniKal

minimalcapablededéveloppersonintelligenceparlui-même•  MOOCIDEAL:hDp://liris.cnrs.fr/ideal/mooc/

•  ….

•  L’étatdesavancéesenIA?•  hDp://en.wikipedia.org/wiki/Progress_in_arKficial_intelligence

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Alorsquereste-t-ilàfaire?•  Pourcertains,IAdevient«InformaKqueAvancée»

Ø Ilnes'agitplusdetrouverLAsoluKonuniqueauproblèmedel'IA,maisdecombinerdifférentestechniquespouraméliorerlesperformances

Ø Etdes'aDaquerauxproblèmesquel'approchealgorithmiqueclassiquenepeutrésoudre

Ø EtleWebestunterraind'applicaKonidéal•  L'IAl'habitedéjàetenfaçonnelefutur•  WWWconférences:hDp://www2012.org

•  Maisl'objecKfiniKalconsistantàdévelopperdesmachinesaussiintelligentesquel’êtrehumainconKnueàperdurerØ Pourlerésoudre,ilestcependantnécessaired'ensavoirplussurl'intelligencehumaine…

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Dequoiva-t-onparler?• Qu’est-cequel’IA?• L’histoiredel’IA• LesfaceDesdel’IA• L’IAaujourd’hui• Pourallerplusloin

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Pourallerplusloin

•  Ar#ficialIntelligence:AModernApproachStuartRussell&PeterNorvig•  Livrederéférencepourlescoursd’IA•  FaitparKedespluscités(sourceciteseer.nj.nec.com)•  hDp://aima.cs.berkeley.edu/•  Beaucoupdecoursdisponibles•  Beaucoupdecodessourcesdisponibles,dansplusieurslangagesdeprogrammaKon

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