Introduction
Depuis la nuit des temps, l’imaginaire collectif semble peupl´e de cr´eatures intelligentes
cr´e´ees de toutes pi`ece par l’ˆetre humain (le golem juif, la statue de pygmalion...). Ces contes semblent traduire un d´esir profond de l’homme de reproduire les m´ecanismes `a la base
de son intelligence. Outre ces visions fantasmatiques, l’histoire d´enombre de multiples
tentatives concr´etis´ees, pour construire des machines capables de se substituer `a l’homme
pour effectuer `a sa place certaines tˆaches “intellectuelles” r´ep´etitives ou fastidieuses (le
boulier, la machine de Pascal, les automates de Vaucanson, etc.). L’apparition des ordinateurs a permis de cristalliser autour d’un ensemble de paradigmes, la compr´ehension et
la reproduction des m´ecanismes de l’intelligence.
1 But
Le but de ce cours est de vous faire appr´ehender les techniques utilis´ees pour r´esoudre
des probl`emes li´es `a l’analyse, au traitement et `a l’apprentissage de connaissances1
. Cette
probl´ematique s’inscrit dans le cadre g´en´eral des sciences cognitives, dont le soucis est
l’´etude de l’intelligence. Ces disciplines regroupes des domaines aussi vari´ees que philosophie, psychologie, biologie ainsi que des sciences pour l’ing´enieur telles qu’informatique et
robotique. Depuis les premiers ordinateurs, il y a en effet eu une interaction forte entre
les sciences qui essayaient de comprendre le fonctionnement de l’intelligence, et celles qui
tˆachaient d’en reproduire le fonctionnement. Pour comprendre cette interaction, commen¸cons par un petit historique
2 Historique
Philosophie :
• 1596-1650 : Descartes suppose que les animaux sont des sortes de machines vivantes.
Les hommes sont dot´es d’une ˆame ´echappant `a la mati`ere.
• 1646-1716 : Leibniz introduit le mat´erialisme. Selon lui, tout est r´egit par des lois
physiques.
• 1561-1626 : Bacon et l’empirisme : tout ce qui atteint la compr´ehension l’est par
l’interm´ediaire des sens
• 1711-1776 : Hume construit son principe d’induction : les r`egles g´en´erales sont
acquises par exposition `a des associations r´ep´et´ees de leurs ´el´ements
• 1872-1970 : Russel formalise les travaux de Hume et introduit le positivisme logique :
le savoir est caract´eris´e par des liens logiques, finalement reli´es aux sens.
Maths :
• 9`eme si`ecle : al-Khowarazmi introduit l’algorithmique, l’alg`ebre et la notation arabe
• 1815-1864 : Boole construit l’alg`ebre binaire et la logique formel
• 1848-1925 : Frege ´etablit la logique du premier ordre
• 1906-1978 : G¨odel ´etablit son th´eor`eme d’incompl´etude et d’ind´ecidabilit´e (il
n’existe pas de proc´edure capable de d´ecider qu’un non-th´eor`eme en est un).
• 1912-1954 : Turing montre que toute fonction calculable l’est par une machine
de Turing (et donc par un ordinateur). Attention ! il existe des fonctions noncalculables.
Psychologie :
• 1821-1894 Helmoltz, 1832-1920 Wundt : origine de la psychologie scientifique
• 1878-1958 Watson, 1874-1949 Thorndike : introduction du behaviorism : le comportement d’un individu est le produit de conditionnements multiples.
• 1948 Tolman : Le cerveau contient des repr´esentations internes sous forme de cartes
cognitives
Automates :
• 1748 : Julien Offroy de la Mettrie assimile l’homme `a une machine complexe
• 1709-1782 : Vaucanson construit des automates (canard, joueur de flute traversi`ere)
qui donnent l’illusion d’ˆetre vivants.
• 1592-1635 : Schickard cr´e´e la premi`ere machine `a calculer `a l’aide d’engrenages
(addition, soustraction, multiplications, m´emorisation de r´esultats et d´epassement
de capacit´e).
• 1623-1662 : Pascal (1642) r´ealise la “Pascaline” ? Leibniz construit une machine
effectuant les 4 op´erations ´el´ementaire.
• 1785-1870 : Thomas de Colmar construit “l’arithmom`etre”
• 1792-1871 : Babage r´ealise une “machine analytique” programmable grˆace `a des
cartes de variables et des cartes d’op´erations (il est `a noter que Ada de Lovelace,
fille de Lord Byron, fut la premi`ere personne `a concevoir des programmes. C’est en
son honneur que le langage Ada porte son nom).
Il faut attendre les travaux de Turing (1912-1954) pour voir apparaˆıtre la premi`ere
tentative d´elib´er´ee pour comprendre et reproduire l’intelligence humaine. Turing
construit son action autour du paradigme fondateur consistant `a affirmer que “toute
l’intelligence cognitive humaine est mod´elisable dans le cadre formel de la machine
de Turing”. La machine de Turing est une machine abstraite capable d’effectuer des
calculs. Elle est compos´ee d’une unit´e de traitement et d’une m´emoire qui n’est autre
qu’un ruban `a partir duquel la machine peut lire donn´ees et programme, stocker
des informations temporaires et imprimer les r´esultats. Un ordinateur est donc une
machine de Turing am´elior´ee. Turing propose un test, capable, selon lui, de d´ecel´e si
un syst`eme a reproduit l’intelligence humaine. Ce test consiste `a faire dialoguer un
humain et le syst`eme et d´eterminer si l’humain peut d´eceler si le syst`eme n’est pas humain.
Informatique :
• 1940 : Heath Robinson cr´ee par l’´equipe de Turing pour d´ecoder les messages allemands (technologie `a base de relais)
• 1943 : Colossus, encore cr´e´e par l’´equipe de Turing (technologie `a base de lampes `a
vide)
• 1940-42 :
– Z3; ordinateur programmable dot´e du premier langage ´evolu´e
– ABC; Iowa state university
– Mark I, II et III; Harvard
– ENIAC : University of Pennsylvania
– EDVAC : Programme m´emorisable (sur les conseils de Von Neumann2
)
– IBM701
– 1965-1980 Mise au point d’algorithmes efficaces. Prise de ce conscience de la
grande complexit´e du probl`eme
– 1982 ordinateurs de la 5eme g´en´eration (Japon) pour 1992 une machine parall`ele capable de raisonner.
Avec l’apparition des machines massivement parall`eles le niveau de repr´esentation de
l’information utilisant des “symboles” est il toujours pertinent ?
Intelligence artificielle :
• 1943 : McCulloch et Pitts cr´eent le mod`ele du neurone formel
• 1948 : Cr´eation de la cybern´etique (science des syst`emes) par Norbert Wiener.
• 1949 : Hebb ´etablit la premi`ere r`egle d’apprentissage neuronal
• 1950 Shannon, 1952 Samuel, 1953 Turing : machine pour jouer aux ´echecs
• 1956 Workshop o`u est n´e le terme “intelligence artificielle”
• 1959 Rochester : Geometry Theorem Prover
• 1958 McCarthy au MIT cr´e´e le LISP et le “time sharing”. Cr´e´e DIGITAL.
• 1960 John McCarthy, Allen Bewell & Herbert Simon: L’ordinateur peut ˆetre utilis´e
pour autre chose que des calculs “manipuler des symboles” (id´ee propos´ee par Ada
Lovelage amie de Babbage 1842)
• 1969 arrˆet des RNs (Minsky & Paper 1969) limitations des perceptrons
• 1969-1979 : syst`emes experts
• Depuis 1986 : retour des r´eseaux de neurones
Depuis la nuit des temps, l’imaginaire collectif semble peupl´e de cr´eatures intelligentes
cr´e´ees de toutes pi`ece par l’ˆetre humain (le golem juif, la statue de pygmalion...). Ces contes semblent traduire un d´esir profond de l’homme de reproduire les m´ecanismes `a la base
de son intelligence. Outre ces visions fantasmatiques, l’histoire d´enombre de multiples
tentatives concr´etis´ees, pour construire des machines capables de se substituer `a l’homme
pour effectuer `a sa place certaines tˆaches “intellectuelles” r´ep´etitives ou fastidieuses (le
boulier, la machine de Pascal, les automates de Vaucanson, etc.). L’apparition des ordinateurs a permis de cristalliser autour d’un ensemble de paradigmes, la compr´ehension et
la reproduction des m´ecanismes de l’intelligence.
1 But
Le but de ce cours est de vous faire appr´ehender les techniques utilis´ees pour r´esoudre
des probl`emes li´es `a l’analyse, au traitement et `a l’apprentissage de connaissances1
. Cette
probl´ematique s’inscrit dans le cadre g´en´eral des sciences cognitives, dont le soucis est
l’´etude de l’intelligence. Ces disciplines regroupes des domaines aussi vari´ees que philosophie, psychologie, biologie ainsi que des sciences pour l’ing´enieur telles qu’informatique et
robotique. Depuis les premiers ordinateurs, il y a en effet eu une interaction forte entre
les sciences qui essayaient de comprendre le fonctionnement de l’intelligence, et celles qui
tˆachaient d’en reproduire le fonctionnement. Pour comprendre cette interaction, commen¸cons par un petit historique
2 Historique
Philosophie :
• 1596-1650 : Descartes suppose que les animaux sont des sortes de machines vivantes.
Les hommes sont dot´es d’une ˆame ´echappant `a la mati`ere.
• 1646-1716 : Leibniz introduit le mat´erialisme. Selon lui, tout est r´egit par des lois
physiques.
• 1561-1626 : Bacon et l’empirisme : tout ce qui atteint la compr´ehension l’est par
l’interm´ediaire des sens
• 1711-1776 : Hume construit son principe d’induction : les r`egles g´en´erales sont
acquises par exposition `a des associations r´ep´et´ees de leurs ´el´ements
• 1872-1970 : Russel formalise les travaux de Hume et introduit le positivisme logique :
le savoir est caract´eris´e par des liens logiques, finalement reli´es aux sens.
Maths :
• 9`eme si`ecle : al-Khowarazmi introduit l’algorithmique, l’alg`ebre et la notation arabe
• 1815-1864 : Boole construit l’alg`ebre binaire et la logique formel
• 1848-1925 : Frege ´etablit la logique du premier ordre
• 1906-1978 : G¨odel ´etablit son th´eor`eme d’incompl´etude et d’ind´ecidabilit´e (il
n’existe pas de proc´edure capable de d´ecider qu’un non-th´eor`eme en est un).
• 1912-1954 : Turing montre que toute fonction calculable l’est par une machine
de Turing (et donc par un ordinateur). Attention ! il existe des fonctions noncalculables.
Psychologie :
• 1821-1894 Helmoltz, 1832-1920 Wundt : origine de la psychologie scientifique
• 1878-1958 Watson, 1874-1949 Thorndike : introduction du behaviorism : le comportement d’un individu est le produit de conditionnements multiples.
• 1948 Tolman : Le cerveau contient des repr´esentations internes sous forme de cartes
cognitives
Automates :
• 1748 : Julien Offroy de la Mettrie assimile l’homme `a une machine complexe
• 1709-1782 : Vaucanson construit des automates (canard, joueur de flute traversi`ere)
qui donnent l’illusion d’ˆetre vivants.
• 1592-1635 : Schickard cr´e´e la premi`ere machine `a calculer `a l’aide d’engrenages
(addition, soustraction, multiplications, m´emorisation de r´esultats et d´epassement
de capacit´e).
• 1623-1662 : Pascal (1642) r´ealise la “Pascaline” ? Leibniz construit une machine
effectuant les 4 op´erations ´el´ementaire.
• 1785-1870 : Thomas de Colmar construit “l’arithmom`etre”
• 1792-1871 : Babage r´ealise une “machine analytique” programmable grˆace `a des
cartes de variables et des cartes d’op´erations (il est `a noter que Ada de Lovelace,
fille de Lord Byron, fut la premi`ere personne `a concevoir des programmes. C’est en
son honneur que le langage Ada porte son nom).
Il faut attendre les travaux de Turing (1912-1954) pour voir apparaˆıtre la premi`ere
tentative d´elib´er´ee pour comprendre et reproduire l’intelligence humaine. Turing
construit son action autour du paradigme fondateur consistant `a affirmer que “toute
l’intelligence cognitive humaine est mod´elisable dans le cadre formel de la machine
de Turing”. La machine de Turing est une machine abstraite capable d’effectuer des
calculs. Elle est compos´ee d’une unit´e de traitement et d’une m´emoire qui n’est autre
qu’un ruban `a partir duquel la machine peut lire donn´ees et programme, stocker
des informations temporaires et imprimer les r´esultats. Un ordinateur est donc une
machine de Turing am´elior´ee. Turing propose un test, capable, selon lui, de d´ecel´e si
un syst`eme a reproduit l’intelligence humaine. Ce test consiste `a faire dialoguer un
humain et le syst`eme et d´eterminer si l’humain peut d´eceler si le syst`eme n’est pas humain.
Informatique :
• 1940 : Heath Robinson cr´ee par l’´equipe de Turing pour d´ecoder les messages allemands (technologie `a base de relais)
• 1943 : Colossus, encore cr´e´e par l’´equipe de Turing (technologie `a base de lampes `a
vide)
• 1940-42 :
– Z3; ordinateur programmable dot´e du premier langage ´evolu´e
– ABC; Iowa state university
– Mark I, II et III; Harvard
– ENIAC : University of Pennsylvania
– EDVAC : Programme m´emorisable (sur les conseils de Von Neumann2
)
– IBM701
– 1965-1980 Mise au point d’algorithmes efficaces. Prise de ce conscience de la
grande complexit´e du probl`eme
– 1982 ordinateurs de la 5eme g´en´eration (Japon) pour 1992 une machine parall`ele capable de raisonner.
Avec l’apparition des machines massivement parall`eles le niveau de repr´esentation de
l’information utilisant des “symboles” est il toujours pertinent ?
Intelligence artificielle :
• 1943 : McCulloch et Pitts cr´eent le mod`ele du neurone formel
• 1948 : Cr´eation de la cybern´etique (science des syst`emes) par Norbert Wiener.
• 1949 : Hebb ´etablit la premi`ere r`egle d’apprentissage neuronal
• 1950 Shannon, 1952 Samuel, 1953 Turing : machine pour jouer aux ´echecs
• 1956 Workshop o`u est n´e le terme “intelligence artificielle”
• 1959 Rochester : Geometry Theorem Prover
• 1958 McCarthy au MIT cr´e´e le LISP et le “time sharing”. Cr´e´e DIGITAL.
• 1960 John McCarthy, Allen Bewell & Herbert Simon: L’ordinateur peut ˆetre utilis´e
pour autre chose que des calculs “manipuler des symboles” (id´ee propos´ee par Ada
Lovelage amie de Babbage 1842)
• 1969 arrˆet des RNs (Minsky & Paper 1969) limitations des perceptrons
• 1969-1979 : syst`emes experts
• Depuis 1986 : retour des r´eseaux de neurones
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