Aspects du Raisonnement
1. Logique et raisonnement
1. Logique et raisonnement
Pb du R. a mener des op rations en pr servant la coh rence
la logique a cette propri t
La logique joue un grand r le (loin de faire lunanimit )
Deux formalismes logiques sont utilis s couramment en IA :
" la logique des propositions
" la logique des pr dicats du 1er ordre
Dans les 2 cas, les notions :
" de cons quence logique et
" de d rivation dune formule
sont les plus importantes tant pour :
" la r solution dun d monstrateur de th or mes
" que pour celle dun SBC
Les raisonnements logiques peuvent tre class s en trois grandes
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
1. Logique et raisonnement
cat gories :
a- R. d ductif
{} de premisses d duire
conclusions valides
application des Cs g n rales un cas particulier (int ressant)
b- R. inductif
inverse
g n raliser des pr misses
c- R. abductif
attacher des causes plausibles un {} de premisses
g n raliser des pr misses
Remarques
1 Logique : bien d nie
Raisonnement en I. A.
3
Aspects du Raisonnement
1. Logique et raisonnement
mais :
clart et puissance dexpression
decacit des m canismes de preuves
de sructuration des Cs
inecace pour :
"lincertain
"la prise en compte du temps
"la remise en cause des conclusions
2 Prolog : faire des machines qui raisonnent (FGCP :Fifth Generation
Computer Project )
3 SNARK (R. ecace) r alisation de de SE industriels
Raisonnement en I. A.
4
Aspects du Raisonnement
2. Approximation et R
2. Approximation et R
Dans la vie imperfection des Cs et des donn es
Avec impr cision lhomme peut donner des conclusions
" un SBC doit avoir un R. approximatif
Loin de la logique il faut :
D nir une repr sentation de lincertitude
tendre le raisonnement pour prendre en compte ces aspects
Propager les approximations au cours des tapes
" Les approches :
1 tendre la logique (plusieurs valeurs de v rit )
" Logiques multivalu es
Tr s tudi e en th orie mais limit e en pratique
Raisonnement en I. A.
5
Aspects du Raisonnement
2. Approximation et R
Seules applications avec les logiques trois valeurs (C.L.N.)
" Une solution possible est de faire appel une repr sentation
num rique de lapproximatif
Cv pour R. de .P
une th orie symbolique reste construire
" 1er S.E utilisant le R. approximatif = Prospector
2 dautres m thodes :
th orie des possibilit s
r gle de Dempster-Shafer
Une solution possible est de faire appel :
au raisonnement par classication (comparaison oue dobjets)
au raisonnement par analogie
au raisonnement hypoth tique (une hypoth se a une mesure de
conance)
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
2. Approximation et R
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
3. Le temps dans les Rs
3. Le temps dans les Rs
Aspect temps r el
Raisonnement temporel
a- Introduction
Le temps est tr s important pour les sys dIA
Aspects :
1 volution temporelle de lunivers
(tenir jour les infos vraies aux 6= instants)
2 R. temporel (R sur ce qui sest pass
R sur ce qui se passera
R sur ce qui pourrait se passer (pr vision))
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
3. Le temps dans les Rs
3 Le temps r el introduit des contraintes sur les m canismes de
raisonnement
" R sur le temps permet :
des liens temporels entre les v nements
R sur des Evns venir
Maintenir des Cs temporaires
planier des actions (g rer leurs eets futurs)
maintenir des objectifs contraints dans le temps
" Domaine r cent tr s actif (planication,
compr h. de L. crit ou parl ,
conduite de proc d s indust.)
" Exp : sid rurgie
" Temps dans un R. n cessite : repr sentation ad quate du ph nom ne
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
3. Le temps dans les Rs
Di rentes Solutions (Extensions de la logique)
" Logiques modales : op rateurs modaux temporels
(manipulant le pass et le futur)
" Logiques temporelles : la C poss de un attribut temporel
2 descriptions du temps :
" en termes dinstants (Mc Dermott 1982)
" en termes dintervalles (Allen 1981)
Liens avec les di rents R :
causalit (la cause pr c de dans le temps ses eets)
planication dactions
R. hypoth tique
b- I.A. et temps r el
D nition du temps r el
Un syst me temps r el poss de un fonctionnement assujetti
l volution dynamique de l tat dun environnement ext rieur au
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
3. Le temps dans les Rs
syst me
Probl me de
" Saisie de l tat de lenvironnement
"Temps de de calcul adapt au processus ext rieur
de contr le
Saisie
" Par capteurs
" Asynchrone / Synchrone, Interruptions
" Probl mes darchitecture
Temps de calcul " Relativit de la contrainte (Processus lents)
" Parall lisme
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
3. Le temps dans les Rs
Caract ristiques des syst mes dIA li es au fonctionnement temps
r el :
" Interruption du raisonnement (probl mes de reprise, etc)
" Interpr tation des donn es issues des capteurs
" Raisonnement sur le temps non monotonie
" Raisonnement adaptatif (temps contraint, ma trise du temps de
raisonnement)
" Solution grossi re an e ensuite sil reste du temps
" laboration dun plan de raisonnement revu dynamiquement
si n cessaire
" Approche incr mentale sinspirant des deux pr c dentes
On peut d grader un raisonnement pour le rendre plus rapide de
diverses mani res
" Parcours dune portion limit e de lespace des solutions
" Regroupement des faits traiter ou prise en compte des seuls faits
importants
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
3. Le temps dans les Rs
" Limitation des connaissances
Traitement des interruptions
Lancement du raisonnement avec de nouvelles donn es la n dun
traitement
" Solution la plus simple souvent utilis e
" Adaptation n cessaire du temps de raisonnement au processus
" Valable pour des cas assez statiques ( on repart z ro
chaque traitement)
Am lioration de la solution pr c dente avec prise en compte
dinterruptions (int.) prioritaires
" Suspension du raisonnement (implicite en C ou ADA, plus dicile
en LISP)
" Permet la prise en compte des urgences
" Empilement dint. successives
" Exemple : CHRONOS
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
3. Le temps dans les Rs
Variante am lior e : OUBLI des raisonnements anciens non
termin s en fonction de crit res dint r t
Int gration de nouvelles donn es chaque cycle de raisonnement
" Suivi dun cycle au suivant (on ne repart pas z ro !)
" Filtrage des donn es selon leur int r t
" Exemple ; MI architecture (sur BB-1)
c- R. temporel
Formalisme du raisonnement temporel
Dans les deux cas (logiques modales ou temporelles) :
" Notions abstraites qui trouvent un int r t pratique en les associant
une r alit physique
" valuation des expressions logiques temporelles possibles selon
deux modes :
" Calculs num riques
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
3. Le temps dans les Rs
" Raisonnement symbolique . . . ventuellement compl mentaires
Exemple 1
R1 : Si le maximum de temp rature a lieu apr s le minimum de
pression Alors la temp rature commence a osciller 2 heures apr s
le maximum de temp rature
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R2 : Si le fonctionnement est risque Alors le maximum de
pression a lieu pendant loscillation de temp rature
R3 : Si le maximum de pression a lieu apr s le maximum de
temp rature Alors cest un accident grave
Faits initiaux
" le fonctionnement est risque
" le minimum de pression est 14 heures
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
3. Le temps dans les Rs
" le maximum de temp rature est 16 heures
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
3. Le temps dans les Rs
Exemple 2
" londulation de to est pendant la coul e et le maximum de pression
est avant la coul e
" par transivit le maximum de pression est avant londulation de
to
Cas g n ral
REL. DED = XOR (REL. BASE)
Relation dorigine
D ductive
" Exemple
Londulation de to est au d but de la coul e et la coul e
contient le maximum de pression
" par transivit londulation de to contient ou est nie par ou
est suivie par ou est avant le max de pression (. . . ! !)
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
3. Le temps dans les Rs
Logiques modales temporelles
Logiques modales Extension de la logique classique par ladjonction
de nouveaux op rateurs
" Possibilit : p
" N cessit : (cid:3) p
op rateurs intentionnels
Notion de syst me modal minimal
Logiques modales temporelles Adjonction dop rateurs temporels
" Futur : Fp (il sera vrai au moins une fois que p)
" Pass : Pp (il a t vrai au moins une fois que p)
Op rateurs d nis partir de F et P
" Gp a F p (p sera toujours vrai)
" Hp a P p (p a toujours t vrai)
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
3. Le temps dans les Rs
Lien avec les op rateurs modaux habituels :
" p a p( Fp possibilit
" (cid:3) p a p' Gp n cessit
Syst me temporel minimal
Grande lourdeur de mise en Suvre (pas de grosses r alisations
pratiques pr visibles court terme)
Incompl tude des logiques temp. du 1er ordre
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
3. Le temps dans les Rs
Gestionnaire de relations temporelles
T ches du gestionnaire :
" (Pb1) Acc s : position relative de 2 faits
" (Pb2) Modication : ajout / suppression de :
" nouvelles relations
" nouvelles unit s temporelles
avec :
maintien / v rication coh rence de la base
Repr sentation : 2possibilit s :
" lalg bre dintervalles
" lalg bre dinstants
Raisonnement en I. A.
20
Aspects du Raisonnement
3. Le temps dans les Rs
A
B
A
A
B
A
A
B
A
A
B
B
B
B
A bef B ou B aft A
avant apr s
A d B ou B ct A
pendant contient
A si B ou B s A
commence comme
A B ou B f A
ni comme
A o B ou B oi A
recouvre
A m B ou B mi A
contigu
A = B
gale
Treize relations primitives de Allen
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
3. Le temps dans les Rs
Remplissage
Cuve
touche
D bordement
cuve
termin -par
Fermeture
vanne
recouvre
Sonnerie
Alarme
touche
Un exemple de graphe temporel dans la th orie de J. F. Allen
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
3. Le temps dans les Rs
Probl mes de satisfaction de contraintes
Exemple
x, y, z {a, b, c}
{(a, b); (a, c); (b, b); (b, c)}
x
y
{(a, b); (b, c); (c, a)}
{(a, c); (b, b); (c, b); (c, c)}
z
x {a, b} ; y et z {b, c}
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
3. Le temps dans les Rs
" Probl me dexistence NP-Complet
" Approche par propagation locale de contraintes :
1. consistance de sommets
2. consistance darcs
3. consistance de chemins
. . .
k consistance
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
3. Le temps dans les Rs
d- Conclusion
logiques modales temporelles solution importante
de logiciels repr senter les infos et contraintes temporelles
SBC fonctionnant en temps r el enjeu majeur dans lindustrie
de Pbs encore mal r solus
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
4. R. par Analogie
4. Raisonnement par Analogie
Cest un raisonnement courant chez lhomme
Mise en correspondance de 2 situations
D duire un comportement dune situation nouvelle en fonction
dune autre d j rencontr e
(notion de similitude ou de distance
peu utilis (se d veloppe beaucoup ces derni res ann es )
utilis comme recours ( en cas de n cessit )
Cas particulier (du R par analogie) = R fond sur des cas
(case-based reasoning)
" La R. de Pb a Acc s des informations m moris es
lors dexp riences
" Lexpertise nest pas un ensemble de r gles
Mais = un grand nombres d pisodes ( g n raliser)
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
4. R. par Analogie
Remarque
1. Lien avec Rep par Frames et R. par classication
2. Analogie a un outil dapprentissage symbolique
d couvrir de nouvelles Cs avec g n ralisation inductive
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
4. R. par Analogie
But
Interpr ter une situation nouvelle par comparaison une situation
voisine d j rencontr e pour :
guider un raisonnement ou la r solution dun probl me
mettre des hypoth ses sur un domaine peu familier
g n raliser lexp rience acquise
Objet d tude privil gi pour les sciences cognitives de lIA
Pour linstant peu implant dans les syst mes base de
connaissances
(sauf raisonnement par cas ou par classication)
Intervient aussi dans dautres champs de lIA :
compr hension des langues naturelles
r solution de probl mes
apprentissage
planication
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
4. R. par Analogie
etc.
Caract re multiforme du raisonnement par analogie
Premi res r alisations pratiques : ANALOGY (Evans, 1968), JCM
(Becker, 1969), ZORBA-1 (Kling, 1971)
Nombreux projets :
vers une meilleurs compr hension des m canismes de lanalogie sous
ses di rents aspects
vers lutilisation de lanalogie pour la r solution de probl mes, la
compr hension du langage naturel, lapprentissage, etc.
Raisonnement en I. A.
29
Aspects du Raisonnement
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4. R. par Analogie
Principe du raisonnement par cas
M moire de cas
M thode de
recherche
Recherche du cas
le plus pertinent
Am lioration de
la m thode
Description
du probl me
R solution du probl me
laide du cas retenu
Examen de
la solution
Raisonnement en I. A.
30
Aspects du Raisonnement
4. R. par Analogie
Principe du raisonnement partir de cas
Entr e : probl me p
Recherche dun cas
(pk,Sk)
(pk analogue p)
Adaptation :
pk
p
Sk
S= ?
Base des cas :
{(p1, S1),
(p2,S2),
...
(pn,Sn)}
structur e
(p, S*)
Stockage
Tests, corrections
Sortie : Solution S*
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
5. R. par classication
5. Raisonnement par classication
a- Introduction
2 cas possibles :
Un ensemble dobjets les r partir en classes (cat gorisation)
Dans la repr sentation par objets structur s : trouver la place dun
objet (classication)
Lhomme utilise beaucoup de R. dicile formaliser (exp : avec des
Cs typiques)
Le R. par classication :
utiliser une situation connue pour appr hender une nouvelle
ou reconna tre un objet en cherchant
la classe laquelle il appartient
Utilisation :
ce R. est utilis dans les syst mes h ritages
Raisonnement en I. A.
32
Aspects du Raisonnement
5. R. par classication
(exp : langage de repr sentation des Cs en hi rarchie : KL-ONE)
conna tre un objet a appariement de ses propri t s avec celles
dobjets connues (pour le classer)
Remarque
Cat gorisation a technique dapprentissage et dacquisition de Cs
b- Le langage KL-ONE
Entre les R seaux S mantiques et les langages de Frames
Repr sente les objets dun domaine (appel s Concepts)
Concept est muni dattributs ou r les
les relations que le concept entretient avec les autres
une cardinalit est associ au r le
Lensemble des concepts est un graphe dh ritage multiple de racine
THING
Raisonnement en I. A.
33
Aspects du Raisonnement
5. R. par classication
2 types de concepts :
Concept primitif (d note les grandes cat gories naturelles)
qui servent construire
des Concepts d nis
Exp :
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
5. R. par classication
*
Thing
*
Mammif res
*
Personne
Parent
Grand-Parent
Date-de
X
Naissance
(1,1)
Enfants
X
(1,)
Enfants
X
(1,)
*
*
Date
Personne
Parent
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
5. R. par classication
La subsumption en KL-ONE
Un concept Super subsume un Sub si lensemble d not par
Super contient lensemble d not par Sub
Un concept Super subsume un concept Sub si :
Tous les concepts qui sont des anc tres de Super sont aussi des
anc tres de Sub
Pour chaque r le de Super, il existe un r le de Sub qui d note la
m me relation
Les contraintes sp ci es pour chaque r le de super sont v ri es
par les r les correspondants de Sub :
La cardinalit de chaque r le de Super subsume la cardinalit du
r le correspondant dans Sub
Le type de la valeur de chaque r le de Super subsume le type de
la valeur du r le correspondant de Sub
Raisonnement en I. A.
36
Aspects du Raisonnement
5. R. par classication
Lalgorithme de classication de KL-ONE
Soit C le concept classer
Pour chaque nSud N (non marqu ) du graphe dh ritage faire:
Si N ne subsume pas C
Alors aucun des successeurs de N ne subsume C (le sous
graphe de racine N est lagu , les nSuds faisant partie de
ce sous graphe sont marqu s et ne seront plus consid r s)
Sinon N est un subsumeur
continuer la classification partir du premier successeur
de N
Si aucun des successeurs de N ne subsume C
Alors N est le subsumeur le plus sp cifique
tablir un lien est-un entre C et N
finSi
finSi
finPour
Raisonnement en I. A.
37
Aspects du Raisonnement
6. R vision dun R
6. R vision dun R : Le R hypoth tique
a Introduction
Lincompl tude et l volution des Cs est possible (en + de lincertain)
Faire des suppositions sur les connaissances manquantes
gestion dhypoth ses
Exp : Hyp : on suppose quun oiseau vole
R viser cette Hyp si la C. se compl te (autruche)
Les suppositions a valeurs par d faut provenant :
hyp. du monde clos
valeurs prototypiques (repr sentation par objets)
hyp. li e au frame problem
le context du R. qui devine des infos manquantes
(un mot mal reconnu en compr hension)
Raisonnement en I. A.
38
Aspects du Raisonnement
6. R vision dun R
Une mise jour dans un Sys de R. revient remettre en cause des Cs
Cest un probl me de R. r visable : il faut
des m thodes pour g rer les hypoth se engendr es
Pb de maintien de v rit
ou de maintien de coh rence (Truth maintenance)
Il exite 2 solution (TMS et ATMS)
Remarques
Il existe une di rence entre :
1. le concept d volution
2. le concept de non monotonie
Dans 1. : Faits viennent contredire des faits acquis
Dans 2. : Connaissancess viennent modier des hyp formul es
6= formalismes (pour implanter un R non-monotone) :
1. La compl tion de pr dicats
2. Le R par d faut (assurer par di rents m canismes)
logique des d fauts
r gles de d duction (avec quanticateurs ous)
3. La circonscription
Raisonnement en I. A.
39
Aspects du Raisonnement
6. R vision dun R
4. Les logiques modales non monotones
5. Coef num riques (conance aux hyp)
Raisonnement en I. A.
40
Aspects du Raisonnement
6. R vision dun R
b Principe
Les SBC : utilis s dans les applications de plus en plus complexes
Dicult s : prendre en compte la nature volutive
Des connaissances sont incompl tes, approximatives et sujettes r vision
On fait recours la notion dHypoth se pour contourner ces Pbs
Un R. fond sur des Hyp permet :
de completer une BC (si elle est incompl te et inapte produire des r sultats)
Une Hyp est r visable et peut repr senter des infos volutives ou incertaines
Les Sys de maintient de v rit (MV) a une approche pour g rer des Hyp
Un de leur objectif : assurer la coh rence dune BC
(en r visant les d ductions sensibles l volution de la BF)
Ils utilisent et g rent le concept dHyp
D f :
Hyp :
Une proposition ayant une
ind termin e que lon veut pouvoir xer
valeur de
v rit
Les inf rences du module de R (M. R.) d pendant du choix
de la valeur de v rit des Hyp
Raisonnement en I. A.
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41
Aspects du Raisonnement
6. R vision dun R
" Un R. hypoth tique doit pouvoir en examiner les r percussions
Ainsi :
Pour une conguration dhypoth ses
il doit d river des donn es d ductibles par le MR
pour former un contexte
Si le nSud Faux est d riv dans un CONTEXTE
" le context devient incoh rent
Une mise jour doit r tablir la coh rence
" en invalidant lensemble des Hyp (et ses cons quences) qui ont
donn ce nSud
Le Sys de MV permet de g rer la dimension hypoth tique dun R
Raisonnement en I. A.
42
Aspects du Raisonnement
6. R vision dun R
c Int r t des Sys de MV
Capacit traiter les Hyp
avec examen dune trace des inf rences produites par le MR
Une trace a donn es initiales du PB
des Hyp
des contraintes de coh rence entre ces Hyp
des inf rences du MR
Ces l ments sont repr sent s par des JUSTIFICATIONS
En retour le module de MV :
tient jour les d ductions partir desquelles
le MR va produire de nouvelles inf rences
il fournit au MR les seules d ductions compatibles avec son contexte
Raisonnement en I. A.
43
Aspects du Raisonnement
6. R vision dun R
gure explicite ce m canisme :
Module de
raisonnement
Requ tes
R ponses
Justications
Hypoth ses
Syst me de maintien
de v rit
change entre le syst me de maintient de v rit et le MR
Raisonnement en I. A.
44
Aspects du Raisonnement
6. R vision dun R
d Approches
Plusieurs approches existent d pendant de :
1. la capacit du module de maintien de v rit traiter un ou plusieurs contextes
2. la nature monotone ou non monotone des justications
3. lutilisation implicite ou explicite des hypoth ses
4. lensemble des valeurs de v rit s que peut prendre une information :
{vrai, faux} ou {vrai, inconnu}
5. la capacit eectuer des inf rences non monotones
le (1) permet une classication en 2 classes :
-A- les TMS (Truth Maintenance Systems) Doyle 1979
-B- les ATMS (Assumption-Based TMS) Kleer 1986
Raisonnement en I. A.
45
Aspects du Raisonnement
6. R vision dun R
-A-
Ne permettent de construire quun contexte
Les hypoth ses sont non typ es
Si les justications sont monotones on parle :
de JTMS (Justication-based TMS)
si valeurs de v rit s {V, inconnu}
de LTMS (Logic-based TMS)
si valeurs de v rit s {V, F}
Si le TMS manipule des justications non monotones on parle
de NMJTMS (Non-Monotone-Justication-based TMS)
-B-
Dans les ATMS plusieurs contextes sont :
manipulables
et les donn es sont partag es en 2 classes :
(classe hypos, classe non-hypos)
Les justications sont toujours monotones
Raisonnement en I. A.
46
Aspects du Raisonnement
6. R vision dun R
2 familles :
Les CMS (Clause Management System) REITER 87
valeurs de v rit {V, F}
Les ATMS
valeurs de v rit {V, inconnu}
e Conclusion
Le domaine de sy. de MV est en plein essort
Les applications industrielles sont op rationnelles
(les g n rateurs de S. E KEE et PART lont permis)
Voies de d veloppement dans 2 directions :
Sy de MV avec des logiques non classiques
Sy de MV avec dautres Rs
Raisonnement en I. A.
47
Aspects du Raisonnement
7. Mod les et R : R Qualitatif
7. Mod les et R : R Qualitatif
a
Introduction
En contraste avec SE de 1 re g n ration (Faits, R gles, ...) on parle de R
associatif
Le R. Qualitatif a t tudi n des ann es 70 nouveau R pour les probl mes de
diagnostic
Le R. Qualitatif sappuie sur un mod le du syst me tudi
Model-based-reasoning
( un tre vivant
une machine
un processus industriel
un organisme ... )
Ce R de type causal (associe eets et causes)
r sout un probl me en raisonnant sur une structure dobjets dans un univers en
fonction du temps (li au R temporel)
Raisonnement en I. A.
48
Aspects du Raisonnement
7. Mod les et R : R Qualitatif
b Exemples de Sys
Le Sys CASNET (WEISS 1978)
diagnostic m dical
C a R seau s mantique
avec 4 plans reli s par des liens causaux
(depuis les sympt mes jusquaux th rapies)
le R a trouver un chemin dans les graphes des 6= plans
DART (GENESERETH 1985)
diagnostic de circuits lectroniques
GDE-1 (KLEER 1986) GDE-2 (1989)
d tection de pannes
R avec mod le + coef de certitude
DE DALE (DAGUE 1987)
d pannage de circuits analogiques
Ces Sys utilisent des Cs plus profondes
M ler le R heuristique + R avec mod le
Raisonnement en I. A.
49
Aspects du Raisonnement
7. Mod les et R : R Qualitatif
nouvelle g n ration de SBC (comme lhomme)
SE de 2 me g n ration (Avignon 1990)
Donc le R qualitatif est un :
un cas du R causal fond sur un mod le
issue des travaux sur la physique et le domaine conomique
sappuie sur une mod lisation qualitative
en termes :
dordre de grandeur
ou sens de variation des ph nom nes
Depuis les ann es 60
Lexpert humain pour r soudre un Pb :
il se r f re un mod le mental de nature qualitative (par exp rience)
Actuellement beaucoup de travaux bas s sur le R qualitatif
(la pr diction du comportement dun sys dans le temps)
mod lisation (mieux que la r solution num rique)
-C- R qualitatif : pr sentation technique
Un programme dIA doit pouvoir :
r soudre un probl me sans info quantitatives (6= des mod les num riques)
Raisonnement en I. A.
50
Aspects du Raisonnement
7. Mod les et R : R Qualitatif
Le R doit tudier un sys en se fondant sur :
la description qualitative de ce sys
1- Quoi ?
Lhomme utilise des Cs qualitatives pour pr dire leet dun ph nom ne donn , il
saura :
quun objet non soutenu tombe
quune balle lastique rebondit ...
J. de Kleer appelle cela envisionnement (du verbe envisionner : se forger une
image mentale de)
Automatiser lenvisionnement g n ration dune succession d tats instantan s
un arbre : des nSuds a des tats qualitatifs
une branche a une s quence de comportements
possibles
d crire ce R plusieurs termes :
physique qualitative
simulation qualitative
Raisonnement en I. A.
51
Aspects du Raisonnement
7. Mod les et R : R Qualitatif
analyse qualitative
mod lisation qualitative
certains aspect du R de bon sens ...
Raisonnement en I. A.
52
Aspects du Raisonnement
7. Mod les et R : R Qualitatif
un R. Q. contient 2 phases :
1 : produire une version du sys (avec un ensemble de composants
inter-connect s)
2 : d rivation des comportements du sys (et les expliquer)
EXP :
Masse attach e un l
R gulation de d bit
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
7. Mod les et R : R Qualitatif
2 Pourquoi le raisonnement qualitatif ?
Lint r t du raisonnement qualitatif est multiple :
la perception par lhomme de l volution des param tres r gissant un syst me
est plut t de nature qualitative, m me si ces param tres sont souvent d nis
quantitativement ;
dans la r solution de probl mes, on se heurte souvent un manque de donn es
quantitatives. Par ailleurs, le traitement de telles donn es est parfois co teux,
comme la r solution de syst mes d quations aux d riv es partielles ;
la construction de mod les quantitatifs complets nest pas toujours possible. En
eet, les relations exactes reliant di rents param tres ne peuvent pas toutes
tre formul es math matiquement. La repr sentation qualitative permet
lexpression explicite des liens de causalit entre les param tres. En outre, elle
est plus concise et permet dadjoindre des m canismes dexplication plus
satisfaisants ;
les syst mes experts manquent souvent de connaissances de bon sens. Ce
manque peut tre palli en partie par lutilisation dun raisonnement qualitatif
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
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7. Mod les et R : R Qualitatif
3 Objectifs des recherches
Les objectifs de ces travaux sont multiples :
d gager des mod les qualitatifs des lois physiques, conomiques ou autres, et de
leur expression di rentielle. Les m thodes utilis es consistent en une version
qualitative de calcul beaucoup plus simple que le calcul quantitatif, mais
toutefois formelle ;
inf rer des r sultats pertinents partir dune description qualitative ne tenant
que les ordres de grandeur ;
expliciter les relations causales dans les syst mes physiques. Ceci permet
notamment de fournir des explications fond es de leur comportement ;
pr dire les comportements des syst mes physiques en termes qualitatifs ;
fournir des mod les sur lesquels pourront sappuyer les syst mes dIA du futur ;
fournir des mod les de fonctionnement destin es tre int gr s dans des
architectures existantes de syst mes experts ;
faire coop rer les connaissances quantitatives et les connaissances qualitatives ;
Pour satisfaire ces objectifs, il est n cessaire de disposer de formalismes de
mod lisation de syst mes physiques complexes di rents niveaux de d tail et de
granularit . Ces niveaux de d tail comportent :
la description des di rents processus ainsi que de leurs interactions ;
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
7. Mod les et R : R Qualitatif
la possibilit dinstancier ces descriptions
la g n ration de nouvelles descriptions pour rendre compte du comportement
dynamique des syst mes physiques.
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
7. Mod les et R : R Qualitatif
4 Historique
1960 : 1er travaux ( conomistes) -H. A. Simon-
1977 : 1 re utilisation de ce R. dans une SBC (sy. Newton) -Kleer-
1979 : travaux de P. J. Hayes sur la physique na ve (C. humaines de bon sens)
1984 : un num ro sp cial de la revue A. I. consacr ce R.
par la suite les travaux se sont multipli s
1989 : un num ro sp cial de la revue dI. A. (panorama en France)
1989 : ouvrage de base (Weld et de Kleer)
pour ma triser ce R. des travaux de synth se
-Kleer 1987 - Cohn 1987 Fouch 1989-
mod les d velopp s non puissants pour les Pbs de grande taille
Actuellement :
fournir un cadre th orique pour ce R.
valider les applications r elles
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
7. Mod les et R : R Qualitatif
5 3 Approches
But du R. d crire qualitativement le comportement physique dun syst me
Ceci est crucial dans beaucoup dapplications (diagnostic)
(les comprtements ind sirables peuvent tre expliqu s)
Approche ` CENTREE CONTRAINTE
mod lisation non li e la structure de linstallation
consid rer un ensemble de contraintes sur les param tres du syst me
Approche a CENTREE COMPOSANT
sappuie sur la structure de linstallation
et sur la notion de composant
donc un syst me physique est d crit avec ses composants
un composant est soumis des lois physiques
(lois exprim es par des quations Q.)
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
7. Mod les et R : R Qualitatif
Approche b CENTREE PROCESSUS
le processus physique (se mouvoir, s couler, chauer, bouillir, ...) constitue
la notion cl
d crire le fonctionnement dun syst me a
identier tous les processus (qui interviennent)
d terminer ceux qui font voluer le syst me
cette approche est construite partir de la pr c dente en mod lisant :
- les composants
- et les processus agissant sur eux
travaux de -Forbus 1984-
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
7. Mod les et R : R Qualitatif
6 Conclusion
(voir chapitre)
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
8. Raisonnement distribu (IAD)
8. Raisonnement distribu (IAD)
IA parall le
IAD
Agents intelligents
distribu s
{
{
- raisonnement classique
- gain en vitesse par multi-processeurs
- exemples : MULTILISP, PROLOG
concurrent
- interaction et communication des agents
- coop ration / concurrence
- aspect "social"
Aspects composites
et r solution de probl mes
distribu e
{
- mergence dintelligence dun ensemble
dagents non intelligents
- distribution totale
- aspect neuronique
( cf mod les connexionnistes)
Lintelligence articielle distribu e est multiforme
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
8. Raisonnement distribu (IAD)
Deux grandes cat gories de syst mes multi-agents
Deux grandes cat gories de syst mes multi-agents
Syst mes dagents cognitifs
Syst mes dagents r actifs
Repr sentation explicite de
lenvironnement et des autres agents
Pas de repr sentation explicite de
lenvironnement
Peut tenir compte de son pass
Pas de m moire de son histoire
Mode social dorganisation
Petit nombre dagents
Mode de fonctionnement :
stimulus ** r ponse
Mode biologique ( thologique)
dorganisation
Grand nombre dagents
Raisonnement en I. A.
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b
b
b
b
b
b
b
b
b
Aspects du Raisonnement
8. Raisonnement distribu (IAD)
FONCTIONNALIT S DUN AGENT
REPR SENTATION : des autres et de lui-m me
COMMUNICATION : directe, indirecte
PERCEPTION : acquisition dinformation sur lenvironnement
RAISONNEMENT : cr ation de nouvelles connaissances
CONTR LE conduite et planication de ses actions
TRAVAIL COLLECTIF : possibilit de coop ration
APPRENTISSAGE ET R VISION DE CROYANCES
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
8. Raisonnement distribu (IAD)
TYPOLOGIE DES SYST MES MULTI-EXPERTS
COMMUNICATION
PAR MESSAGES
PAR PARTAGE DINFORMATIONS
INTERACTION
1. COOP RATION
COMPL MENTARIT
a D COUPAGE MODULAIRE
DUNE BASE DE CONNAISSANCES
a
a
a
a
INTERACTIONS FONCTIONNELLES
FORTES
(
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
8. Raisonnement distribu (IAD)
2. CONCURRENCE
(CONFLITS)
a GESTION DE CONFLITS
a COH RENCE DES CONCLUSIONS
(
a CONTR LE
3. M LANGE DES DEUX MODES
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
8. Raisonnement distribu (IAD)
LE MOD LE DE BLACKBOARD
COMPOSANTS DE BASE
A3A3
A2A2
A1A1
BLACKBOARD
E
L
R
T
N
O
C
1) ENSEMBLE DAGENTS IND PENDANTS
2) BLACKBOARD, BASE DE DONN ES COMMUNE
3) M CANISME de CONTR LE
Raisonnement en I. A.
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Aspects du Raisonnement
8. Raisonnement distribu (IAD)
SYNTAX
DIALOG
LEXICON
PHONETICS
SEMANTICS
BLACKBOARD
BLACKBOARD
BLACKBOARD
BLACKBOARD
(COMPLEX DATA
BASE)
BASE)
FEATU...