GIND5439 Systèmes Intelligents. Septembre 2004

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1 GIND5439 Systèmes Intelligents Septembre 2004

2 Contenu du cours Introduction aux systèmes experts Intelligence artificielle Représentation des connaissances Acquisition de connaissances Systèmes à base de règles Logique floue Réseaux de neurones Algorithme génétique Études de cas 2

3 Objectif principal L objectif principal du cours est d étudier les techniques d intelligence artificielle (logique floue, réseaux de neurones, algorithme génétique) afin d aider la prise de décision. On étudie des «systèmes experts» qui vont aider à prendre des décisions de toute sorte: emplacement de machinerie, optimisation de transport de marchandise, diagnostic de problèmes, prédiction de demande de stockage, etc. 3

4 Systèmes experts Des questions typiques: Pourquoi a-t-on besoin de systèmes experts? Qu est-ce qu un expert? Comment définir l expertise? Qu est-ce qu un système d aide à la décision? 4

5 Pourquoi les systèmes experts? Les entreprises d aujourd hui sont maintenant confrontées à un surplus d information. L informatique, qui s est développée de façon exponentielle dans les dernières décennies, offre la possibilité de sauvegarder de l information de toutes sortes de sources. On a donc de l information en plus grande quantité, tandis que l être humain a la même capacité de retenir de l information qu il avait avant ce boom technologique. 5

6 Pourquoi les systèmes experts? Un système expert est un système informatique qui utilise les connaissances d un expert pour obtenir une performance de décision élevée dans un domaine spécifique. Un des premiers systèmes experts développé est MYCIN, à l université Stanford, pour aider les médecins à diagnostiquer les infections sanguines. Des tests ont démontré que ce système est aussi précis que des experts humains. 6

7 Pourquoi les systèmes experts? Il y a plusieurs raisons pour lesquelles une entreprise a besoin d un système expert: Des experts dans l entreprise peuvent se retirer ou partir. Un système expert permet de conserver des connaissances. Ils permettent de documenter des connaissances. Ils permettent de former et d éduquer des nouveaux employés. Ils permettent un transfert rapide et peu coûteux des connaissances. 7

8 Expert Qu est-ce qu un expert? Un expert est une personne qui a des connaissances spéciales, jugement, expérience et méthode et la capacité d appliquer ces talents pour donner des conseils et résoudre des problèmes. C est la responsabilité de l expert de donner les connaissances nécessaires pour que le système expert fasse sa tâche. Un expert sait quelle information est importante et comprend les relations entre les différents faits. 8

9 Expert Il n existe pas de définition standard d un expert. Cependant, la performance de décision et le niveau de connaissances sont des critères typiques. Concepts généraux: Un expert doit être capable de résoudre un problème et avoir un niveau de performance significativement plus élevé que la moyenne. Un expert est relatif: un expert dans une entreprise n est pas nécessairement un expert dans une autre entreprise. 9

10 Expert Un expert est typiquement capable de: Reconnaître et formuler le problème Résoudre le problème rapidement et correctement Expliquer la solution Apprendre avec l expérience Restructurer des connaissances Briser les règles si nécessaire Déterminer la pertinence Être conscient de ses limites 10

11 Expertise Comment définir l expertise? C est la connaissance spécifique à une tâche que connaît l expert. Le niveau d expertise détermine la performance d une décision. L expertise est souvent obtenue par la formation, la lecture et l expérience. 11

12 Caractéristiques d un système expert Un système expert a les caractéristiques suivantes: Expertise: Un système expert doit posséder l expertise nécessaire pour faire des décisions au même niveau qu un expert. Raisonnement symbolique: le but principal de l intelligence artificielle est d utiliser des raisonnements symboliques plutôt que mathématique pour résoudre des problèmes. Connaissances: le système expert doit avoir des connaissances qui sont rarement trouvées dans des nonexperts. Connaissance interne: le système expert doit être capable d expliquer un raisonnement, et aussi de s adapter à des nouvelles connaissances. 12

13 Représentation des connaissances Il y a deux générations principales de systèmes experts. Les systèmes experts de première génération utilisent des règles IF THEN pour représenter et stocker des données. Les systèmes experts de seconde génération sont plus flexibles et utilisent différentes méthodes pour représenter des connaissances, comme les réseaux de neurones, etc. 13

14 Exemples de système expert Système automatique dans les banques pour déterminer le niveau de crédit. Système à base d algorithme génétique pour faire la planification de la cédule de travail dans une usine de fabrication de voitures (Volvo). Système à base de réseaux de neurones pour prédire les commandes d une firme pharmaceutique (et réduire l entreposage). 14

15 Bénéfices des systèmes experts Augmentation de la production et la productivité Les systèmes experts fonctionnent plus rapidement que les humains. Ex: XCON a permis à DEC d augmenter sa productivité d un facteur de 4. Temps de décision réduit Avec les recommandations faites par un système expert, un humain peut prendre des décisions plus rapidement. Ex: Des représentants de American Express peuvent faire une approbation de crédit en moins de 5 secondes, comparativement à 3 minutes avant l utilisation d un système expert. Amélioration de la qualité Un système expert peut améliorer la qualité en donnant des conseils consistants et en réduisant la fréquence et l ampleur des erreurs. Ex: XCON a réduit le taux d erreurs dans une commande de 35% à 2%. 15

16 Bénéfices des systèmes experts Réduction des temps morts Plusieurs systèmes experts peuvent être utilisés pour diagnostiquer des défaillances et proposer des réparations. Ex: un bris dans une plate-forme de forage peut facilement coûter $ par jour. Un système appelé Drilling Advisor fut développé qui permet de détecter des défaillances dans les équipements, sauvant ainsi plusieurs milliers de dollars. Sauvegarde de connaissances Dans des situations où il manque d experts, ou quand l expert résidant se retire, ou change d emploi, un système expert permet de conserver cette expertise. Flexibilité 16

17 Bénéfices des systèmes experts Opération d équipement plus facile Les systèmes experts peuvent faciliter l opération de machinerie complexe. Ex: La compagnie Shell utilise un système expert pour entraîner ses employés à utiliser des logiciels complexes. Élimination de machinerie complexe Un système expert peut faire les même tâches qu un humain sans avoir besoin d instrumentation complexe pour afficher toute sorte d information. 17

18 Bénéfices des systèmes experts Accessibilité de l information Un système expert peut rendre de l information plus accessible, dégageant ainsi l expert pour qu il accomplisse des tâches plus complexes. Ex: les «help desk» sur les sites web de plusieurs compagnies. Amélioration de la qualité des décisions Les systèmes experts fonctionnent 24/7. Ils ne sont pas fatigués, tannés, etc la décision ou solution offerte n est pas influencée par des facteurs humains. 18

19 Problèmes des systèmes experts Connaissances pas toujours facilement disponibles. Difficulté d obtenir l expertise d un humain Domaine d utilisation restreint Difficulté d obtenir des vérifications indépendantes aux solutions proposées Le vocabulaire et termes techniques peut être difficile à transposer à un système expert. Manque de confiance dans les systèmes experts Parfois, le système expert n arrive pas à une conclusion. 19

20 L Internet L Internet permet de surmonter plusieurs de ces difficultés. La capacité de distribuer ou d offrir un système expert à l ensemble de la population rend l Internet un outil très puissant. Ex: il y a plusieurs démos de systèmes experts disponibles à 20