Panorama de l'Intelligence Artificielle - Ses bases méthodologiques, ses développements - Volume 2, Algorithmes pour l'intelligence artificielle

368 Pages·2014·14.94 MB·French

by  Pierre Marquis

PANORAMA DE L'INTELLIGENCE ARTIFICIELLE
ses bases methodologiques, ses developpements
Algorithmes
pour l'intelligence artificielle
**
Coordinateurs :
Pierre Marquis
Odile Papini
Henri Prade
Preface:
Alain Colmerauer
C'paduiJs
EDITIONS

PANORAMA DE L'INTELLIGENCE ARTIFICIELLE
ses bases methodologiques, ses developpements
Volume 2
Algorithmes
pour l'intelligence artificielle
**
Coordlnateurs :
Pierre Marquis
Odile Papini
Henri Prade
Preface:
Alain Colmerauer
CEPADUES·EDITIONS
Ill, rue Nicolas Vauquelin
31100 Toulouse -France
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N 43° 34'43,2"
E 001° 24'21,5"
Illustration de couverture realisee par Emilie Prade, http://emilieprade.com/
Photographie de couverture : Sylvain Erdei
C> CEPAD 2014 ISBN : 978.2.36493.042.1
Le code de la propriete lntellectuelle du 1°' julllet 1992 lnterdlt expressement la photocople a usage col­
lectif sans autorisation des ayants droit. Or, cette pratique en se generalisant provoquerait une baisse bru­
tale des achats de livres, au point que la possibilite meme pour !es auteurs decreer des reuvres nouvelles
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Nous rappelons done que toute reproduction, partielle ou totale, du present ouvrage est interdite sans
autorisation de l'�diteur ou du Centre fran�ais d'exploitation du droit de copie (CFC-3, rue d'Hautefeuille
-75006 Paris).
Dep6t legal : mai 2014
Presentation de l'ouvrage
L'intelligence artificielle (IA) a cinquante ans revolus. Elle occupe une place sin­
guliere dans le champ tres vaste de l'informatique. Alors meme que l'IA n'a jamais
connu autant de developpements et d'applications varies, ses resultats restent large­
ment meconnus dans leur ensemble, compris dans la communaute des chercheurs en
y
informatique.
Au-dela de monographies introductives, il n'existe pas de traite offrant une vue
d'ensemble approfondie, et a jour, des recherches dans ce domaine. C'est pourquoi il
etait important de dresser l'etat des lieux des travaux en IA au plan international.
Le present panorama de !'intelligence artificielle - ses bases methodologiques, ses
«
developpements )) vise a repondre a cette demande.
Pour cette entreprise de grande ampleur, il a ete fait largement appel a la com­
munaute frarn;aise en IA. Chaque chapitre est ecrit par un ou des specialiste(s) du
domaine aborde.
L'ouvrage est organise est trois volumes :
- le premier volume regroupe vingt chapitres traitant des fondements de la repre­
sentation des connaissances et de la formalisation des raisonnements ;
- le deuxieme volume offre une vue de l'IA, en onze chapitres, sous l'angle des
algorithmes;
- le troisieme volume, en onze chapitres egalement, decrit les principales frontieres
et applications de l'IA.
Si chaque chapitre peut etre lu independamment des autres, les references croisees
entre chapitres sont nombreuses et un index global de l'ouvrage permet d'aborder
celui-ci de fac;on non lineaire.
Quelle que soit la fac;on dont le lecteur utilisera cet ouvrage, nous esperons que le
panorama propose le rejouira et satisfera sa curiosite.

Sommaire
Volumel
Avant-Propos
Preface
1 lements pour une histoire de l'intelligence artificielle . 1
E
2 Representation des connaissances : modalites, conditionnels et raisonnement
non monotone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3 Representations de l'incertitude en intelligence artificielle . . . . . . . . . . . . 65
4 Raisonnement qualitatif sur les systemes dynamiques, le temps et l'espace . . 123
5 Raisonner avec des ontologies : logiques de description et graphes conceptuels 155
6 Representation des preferences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
7 Normes et logique deontique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
8 Raisonnement a partir de cas, raisonnement et apprentissage par analogie,
gradualite et interpolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
9 Modeles d'apprentissage artificiel . . . . . . . . . . . . . . . . 265
10 Argumentation et raisonnement en presence de contradictions 297
11 Approches de la revision et de la fusion d'informations 321
12 Raisonnement sur l'action et le changement 363
13 Decision multicritere . . . . . . . . . . . . 393
14 Decision clans l'incertain . . . . . . . . . . . 423
15 Systemes multiagents : decision collective . 461
16 Formalisation de systemes d'agent cognitif, de la confiance et des emotions . 503
17 Systemes multiagents : negociation, persuasion . . . . . 527
18 Diagnostic et supervision : approches a base de modeles 555
19 Validation et explication . . 591
20 Ingenierie des connaissances 615
Postface . . . . . . . . . . . . . 651
Index
Table des matieres
v
Volume2
Avant-Propos
Preface
1 Recherche heuristiquement ordonnee dans les graphes d'etats 655
2 Jeux et recherche heuristique 683
3 Deduction automatique . . . . . . . . . . . . . . . . . . 709
4 Programmation logique . . . . . . . . . . . . . . . . . . 739
5 Logique propositionnelle et algorithmes autour de SAT 773
6 Raisonnement par contraintes . . . . . . . . . . . . . . 811
7 Reseaux de contraintes values . . . . . . . . . . . . . . 835
8 Modeles graphiques pour !'incertitude : inference et apprentissage 857
9 Planification en intelligence artificielle . . . . . . . . . . . . 885
10 Algorithmique de l'apprentissage et de la fouille de donnees 915
11 Meta-heuristiques et intelligence artificielle . 955
Postface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 981
Index
Table des matieres
Volume3
Avant-Propos
Preface
1 Informatique theorique : calculabilite, decidabilite et logique . 989
2 Informatique theorique : complexite, automates et au-dela .1031
3 Bases de donnees et intelligence artificielle .1067
4 Web semantique . . . . . . . . . . .1097
5 Intelligence artificielle et langage . . . . . .1121
6 Bioinformatique . . . . . . . . . . . . . . . .1141
7 Intelligence artificielle et reconnaissance des formes, vision, apprentissage . .1165
8 Intelligence artificielle et robotique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1197
9 Perspectives philosophiques et epistemologiques ouvertes par !'intelligence ar-
tificielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1251
10 Intelligence artificielle et psychologie du raisonnement et de la decision . . . .1269
11 Fertilisation croisee entre interaction personne-systeme et intelligence artifi-
cielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1281
Postface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1307
pilogue : pour une defense de la recherche en intelligence artificielle .1317
E
Index
Table des matieres
vi
Volume 2
Algorithmes
pour I 'intelligence artificielle
La simulation de comportements intelligents a laquelle l'intelligence artificielle
« »
(IA) vise est une tache complexe. Elle necessite l'identification des concepts et pro­
cessus mis en jeu dans de tels comportements. Ces concepts ( croyances, preferences,
actions, etc.) et processus ( apprentissage, inference, decision, etc.) doivent etre modeli­
ses. 11 importe done de definir des modeles qui sont adaptes a la realite dont on souhaite
rendre compte (en particulier, en permettant l'exploitation des donnees disponibles) et
qui possedent de bonnes proprietes (que l'on se place d'un point de vue normatif
« »
ou descriptif). Les concepts, une fois modelises, doivent etre representes. Ceci requiert
de definir et d'etudier des langages de representation (une meme information au sens
d'un modele donne possedant en general plusieurs representations possibles). Le choix
d'un langage de representation adapte depend typiquement de plusieurs criteres (ex­
pressivite, concision, entre autres).
Les processus modelises doivent egalement etre representes pour rendre une si­
mulation informatique possible. Cela passe par la conception, l'etude et l'evaluation
d'algorithmes dedies.
Le volume II de ce panorama de l'IA est centre sur cette derniere problematique
et a pour objet de presenter en onze chapitres les principales familles d'algorithmes
developpes ou utilises en IA pour apprendre, inferer, decider.
Les deux premiers chapitres de ce volume traitent de recherche heuristique; on y
trouve en particulier une presentation de ce paradigme general de resolution de pro­
blemes en IA (chapitre 1) mais aussi l'utilisation d'algorithmes de recherche heuristique
pour resoudre des problemes de jeux et les nouveaux algorithmes que cette utilisation
a conduit a developper (chapitre 2).
Les trois chapitres suivants sont centres sur les algorithmes traitant de representa­
tions logiques de !'information et presentent les problematiques de la deduction auto­
matique (chapitre 3), celles de la programmation logique (chapitre 4), dont la preface
de ce volume rappelle toute l'importance, et enfin celles de la logique propositionnelle
classique (dont le fameux probleme SAT de satisfaisabilite d'un ensemble de formules
logiques).
Les trois chapitres qui viennent ensuite sont focalises sur des algorithmes operant sur
des representations graphiques de l'information, qu'il s'agisse de reseaux de contraintes
booleennes (chapitre 6), de reseaux de contraintes valuees (chapitre 7), OU de reseaux
bayesiens (entre autres) (chapitre 8).
Les trois chapitres finaux font echo aux deux premiers en n'etant pas centres sur
des formalismes de representation particuliers, mais en se focalisant sur l'algorithmique
developpee en IA pour simuler des processus particuliers ( ou, plus generalement, des
familles de tels processus), comme la planification (chapitre 9) ou l'apprentissage (cha­
pitre 10), ou encore pour resoudre des problemes d'optimisation, une classe generale
de problemes de calcul a laquelle de nombreux problemes d'IA (mais pas seulement)
appartiennent (chap it re 11).
Le volume se clot par une postface liant et comparant les problematiques de la
recherche operationnelle et de l'IA en matiere d'optimisation.
viii