Raisonnement en IA : Symbolisme, hypothèses et méthodes

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Raisonnement en IA : Symbolisme, hypothèses et méthodes

Intelligence Artificielle, Raisonnement · course

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1I- Introduction

☞ I- Introduction

Un des buts de l’IA :

➞ Reproduire les activités de raisonnement des humains

Étude des raisonnements dans les SBC ≡ thème de recherche majeur Il faut

1. Représentation adéquate des connaissances (C.)

2. Mécanismes d’exploitation de ces C. (m. de raisonnement)

Avant ➞ ➚ d’études sur les C.

" The power of A. I. resides in the knowledge" de Feigenbaum Actuellement ➞ les S. E. de 2ème génération nécessite des

modèles de R. (variés et complexes)

Intelligence Artificielle (SBC)

2I- Introduction

✎Remarque

Le cours repose sur l’hypothèse de l’I. A. symbolique (c.à.d. les SBC) connue sous le nom "Knowledge representation hypothesis" Smith ➞ qui postule que l’I ≡ suite d’opérations sur des structures symboliques Hypothèse critiquée (dreyfus 79) ∄ d’alternatives solides à cette approche (R.N. fondés sur le cortex) Prouver la capacité

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3I- Introduction

1. Historique

1. Historique

R≡Idée ancienne 1er R. rigoureux : le syllogisme Aristote Pascal et Leibniz ➞ R. symbolique Invention de la logique (étape majeure) Fin du 19ème siècle

Le R. dans les SBC est multiforme

Qualificatif du mot R. 6= :

Nature du R. (R hypothétique, analogique,...)

Nature des Cs sur quoi on fait le R.

( R. approximatif, R. qualitatif, R. temporel, ...)

Concept d’hypothèse important

➞ Inspiré des raisonnements humains (hypothétic - déductif)

Intelligence Artificielle (SBC)

4I- Introduction

2. Définitions

2. Définitions

Déf1 : Un R. ≡ un enchaînement d’énoncés conduits en fonction d’un

but Déf2 : But ≡

Déf3 : Énoncés ≡

démontrer - convaincre - interpréter élucider - justifier décider - . . . expliquer

énoncés verbaux, infos sensorielles, images mentales, souvenirs, hypothèses, expériences, . . .

Intelligence Artificielle (SBC)

5I- Introduction

2. Définitions

Déf4 : Enchaînement ≡ non linéaire et contient des retours en arrières (back tracks)

R en SBC ≡ un enchaînement de découvertes de connaisances s’appuyant sur les infos connues menant au but

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6I- Introduction

3. Typologie

3. Typologie

Les grands types de raisonnement :

➤ raisonnement formel : (rôle de la logique) ➤ raisonnement procédural : (figé mais efficace) ➤ raisonnement par analogie : (très courant chez l’homme) ➤ raisonnement par généralisation et abstraction : (lié à l’apprentissage

et à la classification)

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7I- Introduction

4. Conduite d’un raisonnement

4. Conduite d’un raisonnement (contrôle)

➤ sorte de méta-raisonnement

➤ démarche

ascendante (guidée par des données)

(cid:26)

descendante (guidée par un modèle)

➤ Stratégie / Tactique / Opérations / Faits

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8I- Introduction

5. Raisonnement

5. Raisonnement

Découvertes de nouvelles connaissances à partir d’une base de

connaissances existantes

Enchaînement des opérations sur des structures symboliques

Rôle central de la logique mais insuffisance de la logique

mathématique

raisonnement rigoureux vs raisonnement non rigoureux

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9I- Introduction

5. Raisonnement

Diversité des formes de raisonnement :

➤ Approximatif ➤ Hypothétique ➤ Temporel et temps réel ➤ Qualitatif ➤ Analogique

Raisonnement distribué, Multi-raisonnement : objets, "Blackboard"

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10I- Introduction

6. Aspects du raisonnement

6. Quelques aspects du raisonnement

Logique et raisonnement

Approximation et raisonnement

Temps et raisonnement

Révision d’un raisonnement ; hypothèses

Analogie et raisonnement

Connaissance et raisonnement

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11I- Introduction

7. Gestion d’hypothèses

7. Gestion d’hypothèses

Représentation incomplète d’un problème

➤ Valeurs imprécises ➞ raisonnement approximatif ➤ Informations incomplètes ➞ exploration des diverses possibilités

Raisonnement non monotone (remises en causes d’inférences si des

faits contradictoires deviennent connus) ➤ raisonnement par défaut choix le plus plausible

Circonscription (Mc Carthy 1980)

formalisation de l’hypothèse du monde fermé

les seuls objets satisfaisant une propriété sont ceux pour qui on peut le prouver

➤ raisonnement hypothétique : exploration des diverses hypothèses Intelligence Artificielle (SBC)

12I- Introduction

7. Gestion d’hypothèses

les unes après les autres (avec retours en arrières) cf TMS (Doyle)

en parallèle, sans retours en arrières cf ATMS (De Kleer)

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13Représentation des connaissances et raisonnement

Introduction

☞ II- Représentation des connaissances et raisonnement

I Introduction

— L’homme a :

Pb.

Xdes connaissances C Xune représentation de ces C

pour résoudre un

(cid:27)

— La qualité d’un système intelligent est celle de sa B.C. — Dans un S.I.on a 3 composantes :

— Une B.C. — Une partie pour faire les inférences (raisonnement)appelée

moteur d’inférence ou interpréteur : (I)

— Une structure de contrôle pour orienter le raisonnement : (C)

SI = BC + I + C

Intelligence Artificielle (SBC)

14Représentation des connaissances et raisonnement

Introduction

❶ Les types de connaissances

On entend par C. toutes les formes de savoir de l’homme :

a- des faits : des définitions, des énoncés (la terre est ronde)

b- des évennements : aspect temporel (X a rencontré Y en 1977)

c- des inférences : Si il tousse il va prendre froid

d- des règles de savoir faire : comment faire une action (pour

sortir du parking il faut ...)

e- métaconnaissances : " C sur les C "

C’est la confiance qu’on donne à la C et comment l’utiliser

Intelligence Artificielle (SBC)

15Représentation des connaissances et raisonnement

Introduction

❷ Qualificatifs de la C

a- Complète/Incomplète

b- Cohérente/Incohérente

c- Incertaine (imprécise)

d- Générale/Spécifique

e- Profonde/de surface

utilisée dans les syst de 2ème génération

utilisée dans les syst de 1ère génération

Intelligence Artificielle (SBC)

16Représentation des connaissances et raisonnement

Introduction

❸ Nature de la C

a- C. de définition : Un carré a 4 cotés égaux b- C. évolutives : Ali est un élève en 7ème année

(ça va changer dans le futur)

c- C. incertaines : X est né en 765 après J.C. (on n’est pas sûr)

d- C. vagues : Les jeunes élèves

sont turbulents

très vague {z imprécise

}

|

? vague {z

}

|

e- typique : En général les oiseaux volent Habituellement chaque ma- tière dure 1 heure C’est connu (chose typique)

f- C. ambigues Avant le conseil de classe le professeur savait que 3

élèves redoublerons

En fonction de la nature des connaissances on va avoir plusieurs Intelligence Artificielle (SBC)

17Représentation des connaissances et raisonnement

Introduction

raisonnements : — raisonnement temporel (avec le temps) — raisonnement profond (avec C. profondes) — raisonnement hypothétique (avec des hypothèses) — ...

Intelligence Artificielle (SBC)

18Représentation des connaissances et raisonnement

Introduction

Remarques

a- Le Pb de la représentation des C est de les transcrire sous une forme symbolique qui puisse être exploitée par un système de raisonnement

b- Un mode de représentation associe 2 aspects :

— une structure de données pour représenter l’info — la méthode d’exploitation de cette info (raisonnement)

le raisonnement permet de découvrir de nouvelles infos et C. sur le PB. traité (6= entre BC et BD)

Intelligence Artificielle (SBC)

19Représentation des connaissances et raisonnement

Introduction

c- Dualité : C. déclarative / C. procédurale

Rep. descriptive de la C. (quoi ?) /

Rep. d’un savoir (comment faire)

maintenant : représentation mixte

un formalisme 7−→ un savoir et les mécanismes de son utilisation

d- Dans la suite nous allons voir les formalismes de représentation

Intelligence Artificielle (SBC)

20Représentation des connaissances et raisonnement

Représentations logiques

II. Représentations logiques

— Issues du domaine de la logique formelle — Ces rerésentations remontent aux 1er de l’IA (logic theorist Newel, Shannon, Simon 1956)

— Représentation déclarative qui concerne :

— logique des propositions — logique des prédicats de 1er ordre — d’autres logiques non standards

Intelligence Artificielle (SBC)

21Représentation des connaissances et raisonnement

Représentations logiques

❶ Logique des propositions

a- Les formules logiques cohérentes :

— Une proposition

V F

— Exp : TOTO vole 7−→

vole(TOTO) z { }| argument prédicat

TOTO est un oiseau 7−→ Oiseau (TOTO)

Une proposition vraie

Intelligence Artificielle (SBC)

22Représentation des connaissances et raisonnement

Représentations logiques

— Un prédicat peut avoir plusieurs arguments

Robe (Morgon, rouge) 7−→ le Morgon a une robe rouge

négation : ¬

—

connecteurs logiques :

ET ∧ OU ∨ implication logique =⇒ équivalence ⇐⇒ pour former des formules bien formées (f.b.f) — Une f.b.f peut représenter une C. V ou F

 

Intelligence Artificielle (SBC)

23Représentation des connaissances et raisonnement

Représentations logiques

b-Insuffisance

— Si on veut déduire des propositions pour des ensembles

d’éléments 7−→ Pb ?

— Exp

1. Exprimer que tous les oiseaux volent :

vole(oiseau 1), vole(oiseau 2),..., vole(oiseau N)

2. Certains oiseaux ne volent pas ?

Intelligence Artificielle (SBC)

Publicité

24Représentation des connaissances et raisonnement

Représentations logiques

❷ Logique des prédicats du 1er ordre

Déf

— La logique des prédicats du 1er ordre est la logique des

propositions à laquelle on rajoute : — L’introduction des variables (u, v, ..., z) — Le qualificateur universel (∀) — Le qualificateur existentiel (∃)

1. ∀x oiseau (x) ⇒ vole (x) 2. ∃ x oiseau (x) ∧ ¬ vole (x)

Intelligence Artificielle (SBC)

25Représentation des connaissances et raisonnement

Représentations logiques

Remarques

— Les f.b.f de la logique des prédicats (pour une interprétation donnée)

V F

— 1er ordre car les variables sont quantifiées mais pas les prédicats

ni les fonctions

Exp

— Tout curé a un vélo

∀x ∃y [curé (x)⇒ vélo (y) ∧possède (x, y)]

— Tout chien est un animal

∀x[chien (x) ⇒ animal (x)]

Intelligence Artificielle (SBC)

26Représentation des connaissances et raisonnement

Représentations logiques

Raisonnement en logique des prédicats

— Raisonner en logique −→ démontrer de nouvelles formules à

partir d’un ensemble de formules existantes

— Règles :

a)- Règle du modus ponens :

P ⇒ Q et P alors Q

b)- Règle du modus tollens P ⇒ Q et ¬Q alors ¬P c)- Unification et filtrage :

[Français(y)−→ région(y, Europe)] et [ Français(Jean)]

modus ponens

région(Jean, Europe)

avec substitution de la cte Jean à la variable y d)- Spécialisation universelle : ∀x P (x) alorsP (a)

— La résolution

— Utilise des règles d’inférences

Intelligence Artificielle (SBC)

27Représentation des connaissances et raisonnement

Représentations logiques

— Une règle permet de déduire une clause nouvelle à partir de 2

clauses parents

— Une clause ≡ formule atomique V f.a V f.a — Tout f.b.f peut être transformée en un ensemble de clauses

(algorithme de Skolem) — Méthode −→ clause1

Cp

clause 2 C¬p

— Exp : A1 ∨ A2 · · · ∨ An

clause 3

(1) {z

|

}

¬A1 ∨ F1 ∨ · · · Fp (2) {z

|

}

A2 ∨ · · · An ∨ F1 ∨ · · · Fp (3) — Résolution par réfutation (ou les systèmes de déduction

logique par refutation) — Prouver qu’une formule logique X est une conséquence logique

d’un ensemble de formules logiques FL (FL|=X) ⇓

Intelligence Artificielle (SBC)

28Représentation des connaissances et raisonnement

Représentations logiques

— On considère que ¬X est vraie — On rajoute ¬X à FL FL∪(¬X)=C — On déroule le mécanisme de résolution sur C

Intelligence Artificielle (SBC)

29Représentation des connaissances et raisonnement

Représentations logiques

— On démontre que le système conduit à une aberration (P et

¬P)

P

¬ P

Nil (cid:3) =⇒ On a prouvé que C est contradictoire donc que X est une conséquence logique de FL FL ∧ ¬X

P

¬ P

Nil (cid:3)

absurde donc X est vrai ⇒ FL |=X

Intelligence Artificielle (SBC)

30Représentation des connaissances et raisonnement

Représentations logiques

Inconvenients

Prédicat

V F

⇒

(cid:26)

- ne permet pas d’exprimer des choses nuancées - ne peut pas décider avec des infos manquantes

Contrairement à l’homme (qui fait du raisonnement par

défaut)

Intelligence Artificielle (SBC)

31Représentation des connaissances et raisonnement

Représentations logiques

Autres logiques

a- Logiques multivaluées

b- Logiques modales

c- Logiques non monotones

d- Logique temporelle

e- Logique floue

f- Logique 3 valeurs ...

Intelligence Artificielle (SBC)

32Représentation des connaissances et raisonnement

Réseaux sémantiques

III. Réseaux sémantiques

Définition

Un R. S. est un graphe étiqueté où les nœuds re- présentent des concepts et les arcs des relations de nature sémantique entre ces concepts

nœuds = concepts ou objets (ou instances) arcs = des liens liés au sens : lien s → sorte de (kind of) lien e → est un (is a)

Intelligence Artificielle (SBC)

33Représentation des connaissances et raisonnement

Réseaux sémantiques

Exp

Jacquot possède un nid :

Jacquot

e

s

Perroquet

Oiseau

possède Nid1

e

Nid

un Nid1 ∈ au C. G. Nid

concepts génériques

relation de particulier → général (hérite des choses de ce dernier)

- héritage -

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34Représentation des connaissances et raisonnement

Réseaux sémantiques

−→ Pb

possède est une instance (6= posséder cahier) ⇓

Intelligence Artificielle (SBC)

35Représentation des connaissances et raisonnement

Réseaux sémantiques

Remarque Si on veut calquer un S.I. on aurait : BC + I + C

les réseaux sémantiques

- mise en correspondance structurelle | {z } (pattern matching) - héritage de propriétés

Intelligence Artificielle (SBC)

36Représentation des connaissances et raisonnement

Réseaux sémantiques

Raisonnement Définition

Raisonner revient à tenter de calculer un R. S. représentant le Pb sur un R. S. de connaissances par une mise en correspondance structurelle

Exp ❶ : Q : Que possède Jacquot ?

— On construit un R. S. correspondant à la question — on le met en correspondance avec le R. S. qu’on a

correspon-

en

mise dance ↓ réponse immédiate c’est Nid

Jacquot sujet

poss1

objet ?

e

possède

Intelligence Artificielle (SBC)

37Représentation des connaissances et raisonnement

Réseaux sémantiques

EXP PROLOG :(PROgrammation LOGique)

possede (yolande, automobile) pere-de (yolande, jean) pere-de famille (jean) coquin (fils-de (andré)

On tape ? pere-de (yolande, jean) (unification) et l’interpreteur répond ? chien (maxo) non

yes

une Question ? possede (Qui , automobile)

les variables avec majuscule

réponse : Qui = yolande Q : ? coquin (fils de (x)) R : x=andré

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38Représentation des connaissances et raisonnement

Réseaux sémantiques

Règle : dinosaure (x) ⊢ poids (x, y)

y > 4000.000 animal-terrestre (x)

Programme grand-pere (x, z) ⊢ pere-de (x, y), pere-de (y, z) pere-de (x, pere(x)) ⊢

fait x a toujours un père qui est le terme pere(x)

Q : ? grand-pere (jean, T) qu’elle est la grand-père de Jean ? La réponse est : T = pere (pere (jean))

Intelligence Artificielle (SBC)

39Représentation des connaissances et raisonnement

Réseaux sémantiques

Démonstration :

pere-de (Jean, y) pere-de (y, T)

à partir de la règle 1

pere-de (Jean, pere (Jean)

on applique

le fait

donne y = pere (Jean)

pere-de (pere (Jean), T)

on applique le fait

pere-de (pere (Jean), pere(pere(Jean))) }

donc T = pere (per (Jean))

Remarques : — Les logiques non classiques

« cet ordinateur est peut être intelligent » « l’O sera un jour I »

— Logique modale

Intelligence Artificielle (SBC)

40Représentation des connaissances et raisonnement

Réseaux sémantiques

Introduit 2 opérateurs : — l’opérateur de nécessité (« il est nécessairement vrai que ... ») — l’opérateur de possibilité (« il est possible que ... »)

avec la logique et ces opérateurs nous pouvons définir :

« il est nécessairement vrai que l’ordinateur est branché et il est

possible qu’il soit intelligent »

Dans la même lignée il y a le Sys de logiques temporelles qui permet d’exprimer des événements avec des conditions temporelles à la valeur de réalité d’une proposition

Intelligence Artificielle (SBC)

41Représentation des connaissances et raisonnement

Réseaux sémantiques

Les R.S trop liés à la compréhension du langage naturel issus de travail en psychologie [Quillian 1968]

Ali rend visite à son père

Ali

rend visite

Père de Ali

ne donne pas la relation entre Ali et le père d’Ali : il manque son

Intelligence Artificielle (SBC)

42Représentation des connaissances et raisonnement

Réseaux sémantiques

EXP 2

e

personne1

rend visite

nom

Ali

personne

e

père de

e

personne2

personne3

nom

nom

Mohamed

Ali rend visite au père de Mohamed

Intelligence Artificielle (SBC)

43Représentation des connaissances et raisonnement

Publicité

Réseaux sémantiques

Donc 1)

P1

nom

Ali

e

personne

e

rend visite

père de

P2

nom

...

Intelligence Artificielle (SBC)

44Représentation des connaissances et raisonnement

Réseaux sémantiques

Les dates de validité

Fares loue une maison de Janvier à Août

nom

Fares

Personne

e

P 1

locataire

Maison

e

e

L 1

chose louée

Maison 1

située

à

louer

date

début

Janvier

date

fin

Août

e

e

Date

Intelligence Artificielle (SBC)

45b b b 46Une règle de production est une C. de la forme :

SI condition ALORS conclusion (Coef )

Une BC dans ce formalisme est appelée : BASE DE RÈGLES (BR)

- Déclenchement de procédures - Hypothèse – action …

Un SI = BC + I + C

Choix des règles

Moteur d’inférence

47BC ou BR

M.I.

Un Sys à règles de production

B. de FAITS

 BC : Contient des règles de

production (M. à long terme du Sys)

 MI : mécanisme algo

(manipule la BC dans une situation de consultation)

• BF: -M. à court terme - C les infos connues sur le Pb - au début elle C les données préliminaires sur le Pb -elle s’enrichit ensuite par application des règles de la BC

48 Le MI fonctionne suivant 2 mécanismes de base :

 Le chaînage AVANT  Le chaînage ARRIÈRE  Le chaînage MIXTE

Peuvent être combinés

 C’est un raisonnement guidé par les données  Il envisage les règles dans le sens Condition  Conclusion

(G  D)

 À une étape le MI parcourt un cycle de 3 phases :

491. Recherche des règles applicables

 partie condition est vérifiée à partir de la BF

2. Sélection d’une règle parmi les candidates

 résolution de conflits

3. Application de la règle sélectionnée

 les éléments de la conclusion vont enrichir la BF

 Le cycle va reprendre jusqu’aucune règle n’est plus

applicable  saturation de la BF (Échec)  Ou on a réussi à  prouver le but (Succès)

50 Raisonnement guidé par un but  Utilise les règles dans le sens Conclusion  Condition

(D  G)

 Le MI fonctionne à partir d’un but initial à prouver

(rangé dans une pile)

 Utilise un cycle de 3 phases :

1. Détection des règles qui concluent sur le but courant

( sommet de pile) 2. Sélection d’une règle 3. Application de cette règle

 la partie condition de la règle devient un nouveau but à atteindre

51 Si cette condition est déjà dans la BF  le travail est

fait

 Sinon, elle est empilée dans la pile des buts

 Le cycle reprend (en traitant le sommet courant de la pile)

 Jusqu’à ce que :

 La pile soit vide  le but est atteint (Succès)  Aucune règle n’est plus envisageable  (Échec)

52  L’homme met en jeu une démarche dirigée par les

données (tirer des conclusions à partir d’infos)

 Et d’une démarche dirigée par les buts (tenter de prouver

une idée)  ceci se traduit par un chaînage mixte (combine les 2)

 Remarques :

1. Lors de la recherche des R à appliquer dans un chaînage avant le MI utilise le filtrage dans le cas où les règles contiennent des variables MI d’ordre 1 (comme la logique)

2. Lorqu’à une variable on ne peut substituer qu’une

constante (non une autre variable) MI d’ordre O+ 3. Si la R admise ne renferme pas de variables on parle de MI d’ordre O (une R sera tuée dès qu’elle est appliquée)

53 Exp de règles de production

« Rappeler soi-même au téléphone tout demandeur important dans les 24 heures »

SI appel téléphonique de X et X important ALORS dégager une période dans les prochaines 24 heures ET inscrire « téléphoner à X »

54 La résolution de Pb se fait par inférences déductives

(c’est une déduction par Modus Ponens)

 Exp : BF

F1 : père (Jacques, Charles) F2 : frère (Charles, François) F3 : frère(Jacques, Pierre)

 BC

R1 : père (x, y)  frère (y, z)  père (x, z) R2 : père (x, y)  frère (x, z)  oncle (z, y)

 BUT

oncle (x, François) « trouver l’oncle de François »

551.

2.

Inférence en chaînage avant R1 : (F1, F2)  père (Jacques, François) = F4 R2 : (F1, F3)  oncle (Pierre, Charles) = F5 R2 : (F4, F3)  oncle (Pierre, François)  But efficacité  limiter les inférences inutiles (exp : F5) il faut aussi que l’inférence ne boucle pas R3 : frère (x, y)  frère (y, x)  frère (François, Charles)  frère (Charles , François)  (donc il faut détecter les cycles) Inférence en chaînage arrière R2 : But 

SB1 = père (y, François) SB2 = frère (y, x)

56 R1: SB1

SB2 = frère(y, x) SB3 = frère (w, François) SB4 = père (y, w)

Peuvent être satisfaits par la BF

 SB2 

y = Charles x = François y = Jacques

x = Pierre

 SB3 

w = Charles

 SB4 

y = Jacques w = Charles

57 2 possibilités :

 (y = Charles, x = François)  (w = Charles)  y = Jacques,

w = Charles)  (y= Jaqcues, x= Pierre)  (w = Charles)  (y = Jacques, w = Charles)

x = Pierre

résultat

  Le chaînage arrière est plus efficace pour des Pbs bien

ciblés | la planification ou le diagnostic

 Le chaînage avant est plus adapté aux Pbs d’interprétation

des données

58 Il existe des systèmes qui admettent la présence de variables dans

les règles

À la place d’écrire :

 Si et alors

sensibilité = 100 éclairage = soleil vitesse = 127

 Si

sensibilité = 200

et éclairage = soleil alors vitesse = 270

Condenser ces règles :  Si et et alors

sensibilité = SENS éclairage = ECLAI calcul (SENS, ECLAI)=VITESSE vitesse = VITESSE

 avec un tableau :

calcul ( 100, soleil) = 127 calcul ( 200, soleil) = 270

59 Élargir le formalisme des R de Pb pour prendre en compte

l’incertitude de certains faits

 Technique des coefficients de vraisemblance (E. H.

SHORTLIFFE) dans MYCIM

a

 Un fait a un coefficient de vraisemblance (c.v.) noté « cf » :

 - 1 : fait faux  +1 : fait vrai  [-0,2 , +0,2] : fait indéterminé (ni Faux ni Vrai)

 Exp : Fièvre (Patient) = oui (cf = 0,7)

 « il est pratiquement certain que le patient a de la

fièvre »

60 L’incertitude peut affecter la relation entre prémisses et

conclusion  « si le patient a de la fièvre, il est à peu près certain qu’il a la méningite »

 Si fièvre (P) = oui

Alors maladie (P) = méningite (cf 0,6)

 Règle de calcul ? (pour propager l’incertitude dans

l’inférence)

 Exp : de MYCIN (3 règles) :

61 R1 : Si plusieurs règles concluent sur un même fait avec des coef

différents

Exp :

Si

Si

P1

P2

alors

alors

F

F

0,6

0,5

 FONCTION DE COMBINAISON (calcule le coef résultant) :

1 – 0,6 = 0,4

0,4 * 0,5 = 0,2

Coef de certirude

0

1 – 0, 2 = 0,8

0,5

1

1ère règle 0,6

Coef résultant = 0,8

(2ème règle) 0,5

0

0,5

1

62 R2 :

* Si P1 (cf 1) P2 (cf 2) Alors …

Prendre le max des 2 coef

* * Si P1 (cf 1) P2 (cf 2) Alors …

Prendre le min des 2 coef  R3 : Si la conclusion comporte un coef et que les Faits

qui satisfont les premisses ont aussi des coef

 Exp :  Si fièvre(P) = oui

ou maux-de-tête (P) = oui Alors maladie(P) = méningite (cf 0,8)

 et dans la BF nous avons :

fièvre (P) = oui (cf = 0,6) maux-de-tête (P) = oui (cf 0,4)

0,6 * 0,8 = 0,48 0,4 * 0,8 = 0,32 résultat : maladie (P) = méningite (cf 0,48)

Nous prenons le Max

6364La nécessité d’organiser de façon structurée des Cs. disponibles Dans la littérature sont apparus des formalismes de SCHEMAS ou PROTOTYPES : FRAMES (pour la vision) SCENARIOS (pour le traitement du langage) (scripts) Récemment, ces formalismes ont été intégrés dans les L. O. O

65DEF : Un FRAME regroupe de façon structurée

l’ensemble des Cs. :

- d’un objet physique - d’un concept - d’une situation typique

66EXP : Le concept boisson gazeuse

 FRAME B. GAZEUSE :

FACETTES

Sorte-de : Application : app (valeurs possibles : COCA, BOGA, FANTA)

boisson

ATTRIBUTS

(défaut : COCA) (si-besoin : demande appellation)

PROCEDURE

Couleur :

coul (valeur-possible : Noir, Blanc, Oranger)

Publicité

rangement : caisse (intervalle : 20 à 25)

(défaut : noir)

(défaut : 20)

... : … 

67Au cours du raisonnement vont apparaître des instances de ce concept

EXP :

 Instance

appellation : coca couleur : noir rangement : 25  

DEF 2 : Un scénario a le même principe mais il est relatif à des séquences typiques d’événements (non plus à une description statique d’objets)

68EXP :

Script Manger-au-Restaurant

Éléments :

(Restaurant, Argent, Nourriture, Menu, Tables, Chaises)

Rôles :

(Personnes-affamées, Serveurs, Chefs) Point-de-vue : (Personnes-affamées) Moment : restaurant) Lieu :

(Emplacement du restaurant)

(Heures-d’ouverture du

69Scénario :

D’abord : Script « Entrer-au-Restaurant » Puis : Puis : Puis :

Script « Attirer-l’attention_du_Maître_d’hôtel » Script « Prendre-place-à-table » Script « Manger » sauf si (longue-attente) alors script (« Sortie-en-colère »

Puis :

si (qualité-nourriture > convenable) alors

script (« Féliciter-le-chef »

Puis : Enfin :

Script « Payer-l’addition » Script « Quitter-Restaurant »

Remarque : Exemples plus professionnels

• dépanner un matériel, négocier un contrat, conduire une réunion • Présenter un dossier …

70Exp :

Frame ou objet (information déductive)

OBJET : VEHICULE

O : Produit O : Produit industriel

O : Automobile

Type : Sous classe Milieu : Terre Marque : Renault / Fiat / … Couleur : une couleur Propriétaire : Perso.

O : R25

Type : sous-classe Marque : Renault Puissance : 9 cv

classe Terre / Air / Eau un nb  un objet un nb

Type : Milieu : Masse : Vitesse : Puissance : un nb METH-Calc-Puiss Age :

un nb

Procédure (information procédurale)

Un objet

Hérite de véhicule ou de produit Ind.  Héritage multiple

O : Camion

Type :

O : MA R25

Type : Instance Couleur : Gris Propriétaire : Ali Age : 7 ans

O : OM

Type :

71Nous allons faire le Frame Table qui décrit une catégorie qui est sous-

ensemble de meuble et faire le Frame « Table-de-Charles » qui est une instance de la catégorie « Table »

Frame Table Frame Table Sorte-de : Nombre-de-pieds : doit être entier

Meuble

Forme : Nbre-de- rallonges : doit être 0, 1 ou 2

par défaut 4 doit être carré, rectangulaire, ovale

72• La représentation des connaissance ou objets structurés est issue de travaux différents où il y a eu des applications variées : Schémas, frames, scripts, prototypes, objets, …

73Idée : L’homme devant une situation nouvelle : Idée : Idée : Idée : L’homme devant une situation nouvelle :

Il choisit dans son esprit une structure substantielle appelée FRAME. C’est un cadre de travail qui doit être adapté pour coller à la

réalité (en modifiant les détails nécessaires).

Le processus d’adaptation  l’appariement : Le processus d’adaptation

Choix d’un frame (en utilisant des heuristiques et des prévisions) Rechercher une correspondance entre la réalité et le FRAME choisi Si la correspondance n’est pas possible  nouveau FRAME

Représentation : - Typicalité Représentation :

- Valeur par défaut - Exceptions - Propriétés incomplètes - Hiérarchie dynamique

74Inférence : FILTRAGE (héritage, appariement) Inférence :

CLASSIFICATION (intégrer un Frame dans la hiérarchie)

Exemples : Exemples : • FRL : Frame Rep-Lang (GOLDSTEIN, 1977) • KRL : Knowledge Rep-Lang (WINOGRAD, 1977)

Forme : Forme : Forme : Forme :

(Frame (Frame

(attribut 1

(facette 1.1 (facette 1.2 ● ● ●)

valeur 1.1) valeur 1.2)

(attribut 2

(facette 2.1 (facette 2.2 ● ● ●)

valeur 2.1) valeur 2.2)

● ● ●)

75Exemple Exemple Exemple Exemple :: ::

((ATOME (

Sorte-de

(valeur

OBJET)) OBJET))

(valence

(Un (Intervalle

entier) [1 7]))

(liaison

(liste-de

(Charges (Charges

Liaison)) Liaison))

(un (défault

entier) 0)

(atomesliés (

(liste-de (si-ajout (si-enlève

ATOME) - saturation) - saturation))

(saturation (saturation (un

(si-besoin

entier) calcul-satura))) )

76Remarque : Remarque : Les facettes dépendent du langage (Déclaratives, Procédurales

Facettes déclaratives Facettes déclaratives

Utilisées pour caractériser un attribut dans son env. sémantique statique Facettes de typage 1.1. Facettes de typage  caractérisation des valeurs admissibles par un l’attribut • Un  autorise une valeur élémentaire

•

Liste-de  autorise plusieurs valeurs en même temps

• Domaine  ensemble des valeurs possibles

Intervalle  ensemble des valeurs ordonnées

• Facettes de valeur 2.2. Facettes de valeur  déterminent les valeurs attribuées • Valeur  la valeur courante • Défault  la valeur par défaut (valeur héritée)

77Facettes procédurales Facettes procédurales

• Elles incluent des procédures se déclenchant

(lors des accès aux attributs associés)

• Elles sont des réactions aux accès

 d’où le nom : réflexes ou démons

1.1. Réflexes

Réflexes a priori a priori ::  ensembles de procédures préalables à un accès à un attribut Si-besoin  déclenchement d’une procédure activée par un • accès de lecture d’une valeur d’un attribut (si celle-ci n’est pas déjà attribuée) exp : voir calcul-saturation Si-possible  déclenchement d’une procédure activée par un accès d’écriture pour vérifier la validité d’une valeur avant son attribution

•

781.1. Réflexes

a posteriori :: Réflexes a posteriori  ensemble de procédures postérieures à un accès à l’attribut •

Si-ajout  introduit une procédure activée après une modification de la valeur de l’attribut exp : -saturation Si-enlève  introduit une procédure activée après une suppression de valeur de l’attribut

•

Accès aux attributs Accès aux attributs

Les FRAMES n’ont pas de comportement propre  manipulés par des primitives (permettant de travailler sur les attributs)  Ces primitives d’accès intègrent les facettes de l’attribut et la hiérarchie d’héritage

793 types :

1. LIRE : (Lire Frame Attribut)

•

•

 lecture de la valeur d’un attribut La lecture repose sur l’utilisation de la hiérarchie et les facettes (valeur, défaut et si-besoin) La façon de consulter ces facettes permet des stratégies de parcours différentes a. Lecture en I : chercher une valeur en remontant dans la

hiérarchie (et ce pour l’une des 3 facettes [- en général la facette valeur-]

b. Lecture en N : réaliser une lecture en I sur chacune des 3

facettes suivant l’ordre : Valeur, si-besoin, Défaut

c. Lecture en Z : consulter dans l’ordre les facettes valeur, Si-besoin, Défaut avant de remonter la hiérarchie et recommencer

802. ECRIRE, AJOUTER

 affecter une valeur à un attribut  (ECRIRE Frame Attribut Valeur)

 attribution d’une valeur à un attribut par substitution de l’ancienne

 (AJOUTER Frame Attribut Valeur)

 attribution d’une valeur à un attribut dont la valeur est de type Liste Ces deux opérations se déroulent en 3 temps : A. Vérification a priori :

a. nouvelle valeur différente de l’ancienne b. Si oui elle doit satisfaire :

o Les contraintes de type (facette Domaine) de tous les frames de la hiérarchie (général ou particulier) o Les réflexes si possible sont activés (s’ils existent)

B. Ecriture

•  la valeur est mise en place dans la facette valeur de

l’attribut si elle existe

•  sinon la facette est crée avec la valeur

81C. Réflexes a posteriori :

 les réflexes Si-ajout sont déclenchés dans le même ordre que les vérifications a priori (la valeur écrite ne doit pas être mise en cause)

3. DETRUIRE, ENLEVER

 supprimer une valeur de l’attribut  (DETRUIRE Frame Attribut)

 supprimer la valeur de l’attribut  (ENLEVER Frame Attribut Valeur)

 supprimer la valeur indiquée de la liste des valeurs de l’attribut o Si la valeur n’existe pas au niveau de l’attribut  la

procédure rend la main

o Sinon la facette est détruite (dans le cas de la procédure DETRUIRE) ou la valeur est enlevée (pour la procédure ENLEVER)

o Les réflexes Si-enlève sont ensuite déclenchés dans l’ordre

ascendant de la hiérarchie

82 Dans le formalisme orienté objet (O.O) l’univers d’une application se compose

o De classes génériques o D’instances d’objets

Muni du mécanisme d’héritage

 Chaque objet est un frame Les objets sont indépendants et communiquent par un mécanisme de transmission de message

EXP : objet structuré pour VEHICULE

Rqs : o une classe  objet générique (sous-classe, s-s-classe, …) o un modèle particulier de la classe  instance oLa transmission de message  les objets sont réactifs oLes classes ont un ordre qui définit une hiérarchie (raisonnement)

83 Mécanisme d’héritage (transmission de Connaissances d’un concept vers ses fils)  Raisonnement local (paquets de règles, procédures, …) Raisonnement global :

1. Classification d’un nouvel objet 2. Comparer une instance à une classe (pour interpréter cette

instance)

84Dans les systèmes experts En vision (les objets sont des objets physiques présents dans une

image)

En traitement de la parole …

8586C’est l’introduction directe de procédures algorithmiques dans les système d’IA  Une BC peut donc contenir des représentations procédurales

87Appel direct: une R. de P. peut déclencher directement une

procédure (figurant en conclusion)

Attachement procédural : dans les FRAMES 

l’affectation d’une valeur à un attribut peut résulter d’une procédure

88« tous les militaires Américains sont astucieux »

1. En logique du 1er ordre

 x (Militaire (x) et Américain (x))  Astucieux (x)

2. Procédural

Langage Micro-Planner

Rqs : 1. Utilisation pour :

(CONSEQUENT (Astucieux ? x)

GOAL (Militaire ? x)

GOAL (Américain ? x))))

• •

Prouver que x est astucieux Prouver qu’un militaire non astucieux n’est pas américain

2. Pour prouver que x est astucieux

 il faut prouver que c’est un militaire

 si ça réussit

 il faut prouver qu’il est américain

8990Ex1:Ex1:Ex1:Ex1:

Le langage PROLOG (A. COLMERAUER, MARSEILLE 1972) •

la C. est représentée avec des « clauses de Horn » qui traduisent : • Des faits : accord (géromé, pinot-noir) region(X, Y)  region(X, U)  region(Y, U) • Des règles :

• Une clause du type : partie G  partie D se lit :

pour prouver la partie G, il suffit de prouver la partie D

• Exemple des fromages et des boissons un programme PROLOG :

91^

(1) Accord (géromé, pinot-noir) (1) Accord (géromé, pinot-noir) (2) Accord (X, Y)  fromage-chèvre (X)  même-région (X, Y) (2) (3) Accord (X, Y)  pâte-molle(X)  robe (Y, rouge) corps (Y, étoffé) (3) (4) (4) Fromage-chèvre (Charolles) (5) Pâte molle (camembert) (5) (6) Robe (morgon, rouge) (6) (7) Robe (fleurie, rouge) (7) (8) Corps (morgon, étoffé) (8)

Question : accord (camembert, L) ? Quel boisson servir avec le

camembert ?

Réponse : l’interpréteur PROLOG va parcourir les clauses du programme en cherchant à trouver L

Il répond

L=morgon

92Le raisonnement Le raisonnement

Avec X = camembert et Y=L

Accord (camembert, L) ?

(2)

Fromage-chèvre (camembert) Et même-région (camembert , L)

?

échec

L = fleurie

(7)

Corps (fleurie, étoffé)

?

échec

Avec X = camembert et Y=L (3)

Pâte-molle (camembert) Et robe (L, rouge) Et corps (L, étoffé)

?

(5)

robe (L, rouge) Et corps (L, étoffé)

?

(6) L = morgon

corps (morgon, étoffé)

?

(8) succès

L = morgon

93E