Systèmes experts

Intelligence Artificielle, Informatique · course

Voir tous les documents en intelligence artificielle et données

Systèmes experts

 Historique  Qu’est qu’un système expert ?  Moteurs d’inférences  Mode de chaînage  Schémas de moteurs d’inférences  Cohérence de la base de connaissances

1

Historique

L’apparition des SE au cours des années 70 correspond à une de évolution l’Intelligence Artificielle

objectifs

des

L’Universalité n’avait d’égale que l’impuissance à résoudre des problèmes dans des domaines particuliers.

2

Historique

De la recherche de techniques de résolution de problème générales, indépendantes du domaine considéré Vers l’étude des mécanismes mis en jeu par un expert humain pour résoudre un problème réel dans un champ d’activité bien précis.

3

Historique

Le projet pionnier en la matière : Dendral, lancé en 1965 par E. Feigenbaum et ses l’université de Stanford, collègues à destiné à aider le chimiste à trouver la structure d’un composé organique à partir de la donnée de son spectrogramme de masse et de sa formule chimique brute.

4

Historique

 La nécessité de

la séparation connaissances explicite spécifiques d’un domaine de leurs mécanismes d’interprétation.

des

 L’extraction

mécanismes des universels de raisonnement, que l’on pourrait réutiliser d’un domaine à l’autre.

5

Système expert: historique

L’idée fondamentale des Systèmes à Bases

de Connaissances et des SE

Naissance progressive de la notion de moteur un ensemble de connaissances et de faits pour résoudre un problème donné.

d’inférences

exploitant

6

Système expert: historique

 La méthode a été affinée avec

l’expérience des systèmes tels que:

MYCIN (Shortliffe 1976) dans le domaine de la médecine (diagnostic de certaines maladies du sang),

 MOLGEN (Stefik) destiné à la planification d’expériences en génétique moléculaire,  PROSPECTOR (Duda et Hart 1979) en

géologie.

7

Système expert: historique

La méthodologie SE n’est cependant pas justifiée pour n’importe quel type de problème: ceux dont la solution polynomiale existe et le temps d’exécution est raisonnable.

8

Qu’est qu’un Système Expert?

 Définition1: Des programmes conçus pour raisonner habilement à propos de tâches dont on pense qu’elles requièrent une expertise humaine considérable [Feigenbaum 83].

9

Qu’est qu’un Système Expert?

 Définition2: Un système expert est un programme possédant une grande masse de connaissances dans un domaine spécialisé, ces connaissances provenant généralement d’un expert humain, capable d’atteindre les performances de l’expert dans ce domaine [Bonnet et al 86].

chevronné

et

10

Qu’est qu’un Système Expert?

de

logiciels

 Définition3: Un système expert est un capables ensemble d’atteindre les performances d’un expert humain pour une tâche donnée, dans un domaine restreint et bien délimité, grâce l’exploitation d’un ensemble de à connaissances fournies explicitement et auprès acquises d’experts du domaine considéré [JPH89]

l’essentiel

pour

11

Qu’est qu’un Système Expert?

 Définition

fonctionnelle: Un

système expert est un logiciel destiné à remplacer ou à assister l’homme dans des domaines où est reconnue une expertise humaine:

Insuffisamment structurée pour constituer une méthode de travail précise, sure, complète, directement transportable sur ordinateur, Sujette à l’expérience accumulée).

révisions ou compléments

(selon

12

Publicité

Objectif 1

Capturer aisément les unités du savoir  faciliter l’expression la plus règles, par directe possible des rapport à leur forme d’émergence chez les experts.

13

Objectif 2

Exploiter l’ensemble des unités du

savoir-faire:  Combiner et/ ou chaîner des groupes de règles pour inférer des connaissances telles que jugements, plans, preuves, décisions, nouvelles prédictions, règles,…

 Rendre compte de la manière dont les été connaissances

ont

nouvelles inférées.

14

Objectif 3

Supporter aisément la révision de l’ensemble des unités de savoir-faire

 offrir des facilités pour les

ajouts et suppression de règles.

15

Typologie des SE

 Nécessité de mettre en œuvre une grande masse de connaissances, éventuellement incomplètes et incertaines

 Caractère évolutif et non figé du domaine  Nature heuristique de la résolution  Prépondérance du calcul symbolique sur le calcul Numérique dans les résolutions

16

Composants d’un SE

Langage d’expression des connaissances

fournies par l’expert

Bases de connaissances pour accueillir la

connaissance spécifique d’un domaine d’application

Moteurs d’inférences ou interpréteur chargé d’exploiter les connaissances en les considérant comme des données

17

Bases de connaissances

Connaissances opératoires: mémoire à long terme du système dans laquelle est codé, dans +sieurs formalismes, l’ensemble des connaissances d’un domaine:  Faits permanents du savoir-faire  L’expertise nécessaire pour résoudre un

problème

18

Bases de faits

Connaissances

assertionnelles:

mémoire de travail contenant  des

faits ou données propre au

problème à résoudre.

 Des faits découverts par le mécanisme de raisonnement jusqu’à ce que l’on parvienne à la solution du problème.

19

Mode de RC

Dans un Système Expert une partie des connaissances exprimées sous forme de règles de productions

20

Mode de RC

 Lisibilités des connaissances  Facilité de construction et d’évolution dans le temps du fait de l’indépendance de règles

 Capacité d’explication d’un raisonnement grâce à l’examen de l’enchaînement des règles utilisées: traçabilité

21

Principe de fonctionnement MI

MI enchaîne des cycles de travail comportant chacun trois phases:

 Phase d’évaluation  Phase de résolution de conflits  Phase d’exécution

Une règle = <Conditions> + <Corps>

22

Phase d’évaluation

 Sélection

 d’un sous ensemble F1 de la base

des faits (BF)

 d’un sous ensembles R1 de la base

des règles (BR).

Les Méta-règles

23

Phase d’évaluation

 Mise en correspondance ou pattern

matching

Le MI compare la partie Condition de chacune des règles de R1 par rapport à F1.

 Sélectionne un sous ensemble R2 de règles de R1 jugées compatibles avec F1.

24

Publicité

Phase d’évaluation

Filtrage : MI d’ordre 0

Unification: MI d’ordre 1

25

Phase de résolution de conflits

Le MI choisit les règles qui doivent être effectivement déclenchées.

 un sous ensemble R3 de

règles de R2

26

Phase d’exécution

Le MI commande la mise en œuvre des actions définies par les règles de R3 (si R3 non vide).

27

Mode de chaînage

 Chaînage avant: utilisé quand on cherche les conséquences de l’ajout de nouveaux faits.

P, si P alors Q  Q?

 Chaînage arrière: utilisé quand on cherche

à prouver un but.

Q, si P alors Q  P?

 Chaînage mixte: chaînage bidirectionnel.

28

Chaînage mixte

Le Chaînage mixte nécessite la mise en place d’heuristiques particulières capables de décider, face à une situation donnée, quelle est la stratégie la plus adaptée pour poursuivre la résolution.

29

Exemple: Chaînage mixte

R1 si

jaune et

liquoreux alors

soutenu (S) R2 si bourgogne et

ferme alors

côte-de-beaume (S)

R3 si côte-de-beaume et non velouté alors carton-charlemagne (P)

30

Exemple: Chaînage mixte

R4 si

côte-de-beaume

non et goût-pierre-à-fusil

velouté alors carton-charlemagne (S) R5 si sec et non ambré et fruité

et

alors alsace (P)

R6 si sec et bouquet-délicat et non ambré alors bourgogne (S)

31

Exemple: Chaînage mixte

A partir de la dégustation: non ambré, bouquet-délicat, ferme,

sec, non velouté

32

Régimes de contrôle

 Irrévocable Le MI s’arrêtera dès que l’ensemble des

règles sélectionnables sera vide.

 Par tentative Le MI réalisera un retour arrière et remettra en cause les règles déclenchées précédemment.

33

Régimes de contrôle

 Monotonie Le MI ne fait qu’ajouter des faits à la base

de faits.

 Non Monotonie Le MI peut supprimer des faits qui peuvent se révéler contradictoires (raisonnement par défaut).

34

Stratégies de développement de la recherche

 Représentation par espace d’états L’espace d’états est représenté par un

graphe orienté:  Chaque sommet Ei est un état de la base des

faits.

 Chaque arc (Ei,Ej) symbolise

l’application

d’une règle transformant l’état Ei en l’état Ej.  chaînage avant

35

Stratégies de développement de la recherche

 Représentation par espace de sous-

Publicité

problèmes

L’espace

est représenté par un graphe orienté ET-OU

sous-problèmes

de

Chaque sommet symbolise:

 soit un problème Pi  Soit une application ARj d’une règle

 chaînage arrière

36

Résolution de conflits

 Déclenchement ensemble de l’application de métarègles;

sélectif d’un règles

sous résultant de

 Déclenchement prioritaire des règles dont la partie prémisse est la plus détaillée  conclusions plus précises.

37

Résolution de conflits

 Déclenchement prioritaire des règles les plus

utilisant récemment acquises ou déduites;

informations

les

 Déclenchement prioritaire des règles amenant le plus grand nombre de conclusions;

38

Résolution de conflits

 Classement des règles en fonction de

l’intérêt qu’elles apportent

 en fonction d’un ordre dans la

liste des buts;

 Déclenchement ordonné par plausibilité décroissante des conclusions dans le cas où elles ont un poids associé.

39

Attribution de priorités

 Par un algorithme directement bâti dans le moteur d’inférence et qui calcule le meilleur ordre dynamiquement d’application de ces règles, en fonction des critères citées précédemment.

 En cours de

résolution du

problème.

40

Attribution de priorités

 Par des métarègles qui sélectionnent les règles par leur contenu et les ordonnent en fonction de critères pouvant dépendre du problème à traiter.

 parfois utilisée conjointement à

la première.

41

Attribution de priorités

 Par une étape de compilation des règles effectuée, au moment même le module de connaissances d’acquisition (Snark 1984):

leur saisie, par

des

42

Attribution de priorités

Certains systèmes exploitent deux des

fondamentales

propriétés systèmes de productions:

 La ressemblance structurelle.  Redondance temporelle.

43

Attribution de priorités

 La ressemblance structurelle: fait fait que de référence au nombreuses prémisses de règles ont des clauses en commun

 possibilité de réduire le nombre

de test à effectuer.

44

Attribution de priorités

 Redondance

temporelle:

entre deux cycles du moteur d’inférences, il de y peu la mémoire de modifications de travail,

généralement

a

 peut être exploité dans l’algorithme d’unification par propagation dans la base.

45