Manuel d'intelligence artificielle

Robotique, vie artificielle, réalité virtuelle, traitement des langue naturelles... derrière toutes ces applications se cache un même univers, l'intelligence artificielle, et un même objectif, la recherche de moyens susceptibles de doter les systèmes informatiques de capacités intellectuelles comparables à celles des êtres humains.
C'est afin de procurer aux étudiants un support d'enseignement clair et pédagogique que les auteurs ont conçu ce manuel. Illustré de nombreux exemples programmés, il expose les bases indispensables de l'intelligence artificielle au travers de 5 démarches clairement identifiées: fonctionnelle, illustrée par le langage Scheme, qui établit la possibilité d'une informatique qualitative ou symbolique, par opposition à l'informatique numérique; logique, illustrée par la programmation en Prolog, avec un même formalisme pour les connaissances primaires, les connaissances déductibles, ou le savoir-faire et débouchant sur les systèmes experts; objet, qui assure la gestion de masses de connaissances par l'exploitation de classifications; grammaticale, qui traite des rapports entre forme et abstraction, et ouvre sur le traitement des langues naturelles comme sur la modélisation de certains systèmes dynamiques et enfin acteurs/agents, qui concerne une approche distribuée des activités intelligentes, combinant délégation, coopérations, compétitions et négociations.

Original par le juste équilibre atteint entre théorie et pratique, cet ouvrage constitue aussi une excellente référence pour tous les praticiens en intelligence artificielle.

TABLE DES MATI?ES

AVANT-PROPOS V

PLAN DE L'OUVRAGE VII

CHAPITRE 1 Introduction
1.1
L'intelligence 1

1.2
Le Naturel et l'Artificiel. 1

1.3
Psychologie cognitive et Intelligence Artificielle 2

lA Bref historique de l'Intelligence Artificielle 2

1.5
Positionnement de l'Intelligence Artificielle 6

1.6
Limites de l'Intelligence Artificielle 8

1.7
R?rence 9

PARTIE A-APPROCHE ALGORITHMIQUE
CHAPITRE 2 Enum?tion et complexit?
2.1
Recherche de solutions par ?m?tion 13

2.2
Complexit?3

2.3
Espace de recherche 17

204 Recherche de solutions optimales ou dominantes 19

2.5
Exercices 21

2.6
Indications 23

2.7
R?rences 25

CHAPITRE 3 Espace d'Etat et m?phore du Labyrinthe
3.1

Espace d'?t 27
3.2

R?lution de probl? et m?phore du Labyrinthe 28
3.3

Types de m?odes de recherche 29
304
Principales m?odes 32
3.5
Cas des jeux A4
3.6

Exercices 50
3.7

Indications 55
3.8

R?rences 59
Manuel d'Intelligence Artificielle
CHAPITRE 4 M?odes de r?ction
4.1 Principe 61
4.2 Graphes ET/OU 61
4.3 Strat?e ascendante ou synth?que 62
4.4 Strat?e descendante ou analytique 65
4.5 Exemples 65
4.6 Formalismes ET/OU/NON 67
4.7 Formalismes PUIS/SINON 68
4.8 Coordination 74
4.9 R?ction et r?rsivit?5
4. 10 Exercices 78
4.11 Indications 79
4.12 R?rences 79
CHAPITRE 5 R?aux s?ntiques
5.1 Origines 81
5.2 Premiers r?aux s?ntiques 83
5.3 R?aux partitionn?d'Hendrix 88
5.4 R?aux ?ropagation de marqueurs de Fahlmann 90
5.5 R?aux dynamiques d'Agarwal 90
5.6 Graphes conceptuels de Sowa 90
5.7 Cartes cognitives 90
5.8 Exercices 91
5.9 Indications 93
5.10 R?rences 93
CHAPITRE 6 Notions d'apprentissage
6.1 Introduction 95
6.2 Niveaux d'apprentissage 95
6.3 Modes d'apprentissage 96
6.4 Apprentissage factuel 96
6.5 Apprentissage inductif... 101
6.6 Conciusions 103
6.7 Exercices 106
6.8 Indications 107
6.9 R?rences 108
A2-??ENTS PRATIQUES: SCHEME
CHAPITRE 7 Bases du langage Scheme
7.1 Principes de Scheme 113
7.2 L'environnement DrScheme 113
7.3 Syntaxe des expressions acceptables .! 14
7.4 Donn? ?mentaires ou Atomes 114
7.5 Donn? complexes 117
7.6 Objets globaux 120
7.7 La r?rsivit?22
7.8 Pr?cats et quasi-pr?cats 125
7.9 Equivalences 128
7.10 Exemples 128
7.1 [ Exercices 130
7.12 Indications 131
CHAPITRE 8 Premi?s applications
8.1 Compl?nts 135
8.2 D?loppement d'applications 136
8.3 De la num?tion romaine ?a num?tion arabe 138 804 Recherche de chemins 140
8.5 Jeu de Nim d?rministe 144
8.6 Rendre la monnaie 146
8.7 Exercices 148
8.8 Indications 148
CHAPlTRE 9 Vers l'lA en Scheme
9.1 Jeu des animaux 151
9.2 Nim ?pprentissage 153
9.3 Analyse d'une phrase 157 9A G?rateur de phrase 160
9.5 Calcul symbolique 160
9.6 Parall?sation de programmes 167
9.7 Un premier syst?-expert 168
9.8 A travers le miroir 173
9.9 G?rateur de fonctions d?nies par leur trace 174
9.10 Robot ordonnan?t ses t?es 183
9.11 Schemetelqu'enlui-m? 191
9.12 Conclusion 192
9. 13 R?rences 193
PARTIE B-APPROCHE LOGIQUE BI-APPROCHE LOGIQUE CLASSIQUE
CHAPITRE 10 Calcul des propositions
10.1 Objet 20[
10.2 Syntaxe du langage fonnel des ?nc?20 1
10.3 Dynamique de la logique des propositions : 202 1004 Logique positive 203
10.5 D?ction naturelle suivant Gentzen et Prawitz 203
[0.6 R?es d'inf?nce sur la n?tion 205
10.7 Un exemple complet.. 208
Manuel d'Intelligence Artificielle
10.8
Th?ie, logique consistante 21 0
10.9
Interpr?tion v?fonctionnelle 21 J
10.10
Tautologies, antilogies, ?nc?r?isables 212

10.11
Th?ie logique: ad?ation, compl?de 212

10.12
Syst? alg?ique dual 2 J3
10.13
D?vation selon Hilbert 213

10.14
D?nstration automatique 214

10.15
Utilisation du dual alg?ique 216

10.16
Exercices 218

10.17
Indications 220

10.18
R?rences 224

CHAPITRE Il Logique des pr?cats
Il.1
Pr?ntation 225

11.2
Syntaxe du langage formel des pr?cats 226

Il.3
Dynamique 227

lIA Le point sur la n?tion 231

11.5
Interpr?tions, mod?s, th?ies 231

Il.6
Jnterpr?tion v?fonctionnelle 232

Il.7
D?nstration automatique 233

11.8
M?ode de r?lution / A.Robinson, 1965 234

11.9
Exemple de d?nstration automatique 235

11.1
0 L'unification de 2 Clauses 236

11.11
Logiques typ? 237

11.12
Logiques et planification 238

Il.13
Applications de la logique classique 238

Il.14
Exercices 238

11.15
Indications 239

Il.16
R?rences 239

B2-PROGRAMMAnON LOGIQUE
CHAPITRE 12 El?nts de Prolog
12.1
Bases 245

12.2
Premiers exemples 246

J2.3
Cadrage logique de Prolog 250

1204 Listes 250

12.5
Types et tests associ?253

12.6
Foncteurs ?luables 254

12.7
Tests entre termes 257

12.8
Erreurs 258

12.9
Directives 258

12.10
Pr?cats pilotes 261

12.11
Entr?/sorties 267

12.12
Stylistique 272

12.13
Exercices 272

12.14
Indications 275

12.15
R?rences 277

CHAPITRE 13 Compl?nts de programmation logique
13.1

Int?t et limites du Prolog de base 279

13.2

Extensions de Prolog 281

13.3

Les DCG ou « Definite Clause Grammars» 282

13.4

Arithm?que rationnelle 290

13.5

Coroutinage 291

13.6

Modules 292

13.7

Programmation logique contrainte 296

13.8

Les limites de Prolog revisit? 304

13.9

Exercices 307

13.10

Indications 308

13.11

R?rences 308

PARTIE B3-LOGIQUES NON-STANDARDS B3A-EXTENSIONS ALG?RIQUES
CHAPITRE 14 Logiques multivalu?
14.1

Id?g?rale 315
14.2

Op?teurs 315
14.3

Logique L] 317
14.4

Logiques Ln 319
14.5

Logique K] 321
14.6

Logique B3 323
14.7

Logiques quadrivalentes 324
14.8

Applications 326
14.9

Exercices 328
14.10
R?rences 329

CHAPITRE 15 Logiques floues
15.1

Id?g?rale 331
15.2

Choix des op?teurs 332
15.3

Comparaison d'op?teurs 332
15.4

Variables logiques 337
15.5

Enonc?flous 339
15.6

Aspect inf?ntiel 339
15.7

Emplois 342
15.8

Critiques 344
15.9

Conclusion 346
15.10

Exercices 346
15.11

Indications 348
15.12

R?rences 349
16.1
16.2
16.3
16.4
16.5
16.6
16.7
16.8
16.9
Situation 353 Logiques monotones 354 Utilisation des g?ralit?355 Logiques non-monotones 358 Hypoth? du monde c1os 360 Logique des d?uts de Reiter 360 Connaissances dynamiques 363 Exercices 365 lndications 366
16.10 R?rences 367
CHAPITRE 17 Logiques modales
17.1
17.2
17.3
17.4
17.5
17.6
17.7
17.8
17.9
17.10
17.11
17.12
17.13
Id??rale 369
Logique modale minimale /Syst? K 370
Int?t 370
Logiques al?iques 371
Logiques d?tiques 373
Logiques auto?st?ques 374
Logiques multimodales 377
Logiques ?st?ques 378
Logiques temporelles 379
Logiques dynamiques 391
Exercices 393
Indications 394
R?rences 395

CHAPITRE 18 Logiques d'ordre sup?eur
18.1
18.2
18.3
18.4
18.5
18.6
18.7
Pr?ntation 397 Echelle de Russel 397 Fronti?s 398 La r?ication 399 Conclusion .400 Exercice .40 1 R?rences .401
B4-SYST?ES BASE DE CONNAISSANCES
CHAPITRE 19 Introduction aux syst?s-experts
19.1 D?nition .405
19.2 Composition .405
19.3 La base de connaissances 405
19.4 Langages de repr?ntation de connaissances .407
Table des mati?s
19.5
Principe d'une ex?tion .408

19.6
Inf?nce par niveaux .409

19.7
Inf?nce en profondeur .410

19.8
Mode d?ctif ou cha?ge avant... .412

19.9
Mode r?essif ou cha?ge arri? .413

19.10
Election d'une r?e dans un ensemble de conflit.. .415

19.11
M?r?es .416

19.12
Communication .416

19.13
R?rences .417

CHAPITRE 20 Syst?s experts
: d?loppement
20.1
Principe .419

20.2
Cha? de d?loppement minimale .419

20.3
Cadrage du d?loppement .420

20.4
Acquisition des connaissances .423

20.5
Formalisation des connaissances .426

20.6
Modes d'exploitation .428

20.7
R?isation du produit .428

20.8
Validation du SE .430

20.9
Causes des d?uts des SE .430

20.10
Maintenance .431

20.1
1 Exercices 432

20.12
Indications .432

20.13
R?rences .433

CHAPITRE 21 Ing??e et gestion des connaissances
21.1
Origine .435

21.2
Syst?s de deuxi? g?ration .436

21.3
Mod?sations .436

21 .
4 M?odes .436

21.5
Paradigmes de l'Intelligence Artificielle 440

21.6
Choix des paradigmes .441

21.7
Sc?rio d'usage et communication .443

21.8
L'ex?tif .444

21.9
Atelier de g?e cognitif.. .445

21.10
Gestion des connaissances .445

21.11
Vers une soci? de la connaissance .469

21.12
R?rences .469

PARTIE C-APPROCHE GRAMMATICALE
CHAPITRE 22 Formalismes grammaticaux
22.1
Introduction .475

22.2
Rappels sur les grammaires formelles .476

22.3
Classification de Chomsky .477

22.4
Formalismes syntaxiques usuels 481

Manuel d'Intelligence Artificielle
22.5
Graphes syntaxiques 486

22.6
Mod?sation par la syntaxe .486

22.7
Traitements pilot?par la syntaxe .495

22.8
Syntaxes contextuelles et grammaires ? niveaux .497

22.9
Syntaxes et s?ntiques selon l'Ecole de Vienne 503

22.10
Programmation grammaticale 504

22.11
Inf?nce grammaticale 510

22.12
Exercices 511

22.13
Indications 512

22.14
R?rences 514

22.15
Annexe sur les langues 518

PARTIE D-FORMALISMES OBJET
CHAPlTRE 23 Langages ?lasses
23.1
Introduction 527

23.2
Classification 528

23.3
Classement.. 529

23.4
Utilisation des classes & objets 530

23.5
Styles de traitement 533

23.6
Premiers exemples 534

23.7
Les m?-classes 537

23.8
Exception et surcharge 539

23.9
Classes virtuelles et polymorphisme 540

23.10
Classes g?riques et conteneurs 543

23.11
Objets imbriqu?et objets nomades 543

23.12
Exploitation classique 544

23.13
Exploitation heuristique 544

23.14
Exercices 545

23.15
Indications 545

23.
16 R?rences 546

CHAPlTRE 24 Langages ?rototypes 549

24.1
Origine 549

24.2
Principe 549

24.3
Frames, scripts et d?ns 549

24.4
Exemple: JavaScript 550

24.5
Autres langages 554

24.6
Comparaison des langages ?lasses et ?rototypes 555

24.7
R?rences 555

PARTIE E-SYST?ES MULTI-AGENTS
CHAPlTRE 25 Les acteurs
25.1
Introduction 559

25.2
Intelligence Artificielle Distribu?(lAD) 559

25.3
Le formalisme acteur 561

Table des mati?s XVII

25.4
Mod?s d'interaction 563

25.5
Langages acteurs 565

25.6
Logiques d'acteurs 569

25.7
Apports divers 572

25.8
R?rences 574

CHAPITRE 26 Agents et syst?s multi-agents
26.1
Le concept d'agent 579

26.2
Formalisation des agents 581

26.3
Types d'agents 582

26.4
R?isation des agents 588

26.5
Outils pour la r?isation des agents 594

26.6
Vers les syt?s multi-agents 597

26.7
Conclusion 598

26.8
Exercices 599

26.9
R?rences 599

CHAPITRE 27 Les syst?s multi-agents
27.]
Pr?ntation 603

27.2
Diff?nts types de S.M.A 606

27.3
Organisations multi-agents 607

27.4
M?odes de conception des S.M.A 608

27.5
Architectures SMA 609

27.6
La communication dans les SMA 617

27.7
Coop?tions 621

27.8
Exploitation 623

27.9
Exemples 623

27.10
Exercice 628

27.11
R?rences 629

PARTIE F-M?A CONNAISSANCES
CHAPITRE 28 M?connaissances r?tives et proactives
28.1
Pr?ntation 637

28.2
M?-connaissances r?tives et strat?es de r?lution 639

28.3
M?-connaissances proactives 640

28.4
R?lution ?artir de cas 642

28.5
Machines savantes / pensantes / intelligentes 647

28.6
Exercice 649

28.7
R?rences 649

PARTIE G-QUELQUES GRANDES R?LISATIONS
CHAPITRE 29 Traitement des langues naturelles
29.1
De la compr?nsion ?a consultation 653

29.2
Principe 653

Manuel d'Intelligence Artificielle
29.3
Applications unilingues 654

29.4
De la traduction automatique ?a TAO 655

29.5
Compilation de connaissances 660

29.6
Serveurs vocaux 660

29.7
Exercices 673

29.8
R?rences 673

CHAPITRE 30 Autres Syst?s intelligents sp?alis?
30.1
Aides ?a d?sion 675

30.2
Informatique industrielle 677

30.3
Applications didactiques 681

30.4
Applications ludiques 685

30.5
R?rences 687

PARTIE H-AU-DELA DE L'lA
CHAPITRE 31 Le projet robotique
31 .
1 Introduction 69J
31.2
Origines 692

31.3
D?nitions 693

31.4
Fonctions sensorielles 694

31.5
Fonctions ex?tives 696

31.6
Fonctions sup?eures 697

31.7
Les 3 boucles 699

31.8
Les 3 d?s 700

31.9
Robots d'essai ou de d?nstration 705

3J.10
Robots de service 706

31.1
1 Robots sociaux 709

3 J.12 Conception de robots 715

31.13
Bionique et Cyborgs 719

31.14
Robotique et ?ologie 721

31.
J5 R?rences 721

CHAPITRE 32 Vie artificielle
32.1
Vueg?tique 725

32.2
Vue d?graphique 731

32.3
Vue ?ologique 734

32.4
Robotique Collective 735

32.5
Vue ludique 740

32.6
Lectures 744

PARTIE I-CONCLUSION
Index 749