3. Les systèmes experts

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1 Les systèmes experts Un système expert est un outil capable de reproduire les mécanismes cognitifs d'un expert, dans un domaine particulier. Plus précisément, un système expert est un logiciel capable de répondre à des questions, en effectuant un raisonnement à partir de faits et de règles connus. Il peut servir notamment comme outil d aide à la décision. La cognition: Désigne l'ensemble des processus mentaux qui se rapportent à la fonction de connaissance tels que la mémoire, le langage, le raisonnement, l'apprentissage, l'intelligence, la résolution de problèmes, la prise de décision, la perception ou l'attention.

2 Les systèmes experts Un système expert se compose de 3 parties : une base de faits ; une base de règles ; Un moteur d inférence : Le moteur d'inférence est capable d'utiliser les faits et les règles pour produire de nouveaux faits, jusqu'à parvenir à la réponse à la question experte posée.

3 Les systèmes experts

4 Mécanismes de raisonnement La plupart des systèmes experts existants reposent sur des mécanismes de logique formelle (logique aristotélicienne) et utilisent le raisonnement déductif. Pour l'essentiel, ils utilisent le syllogisme : si P est vrai (fait ou prémisse) et si on sait que P Q (règle) alors, Q est vrai (nouveau fait ou conclusion). Les plus simples des systèmes experts s'appuient sur la logique des proposition (dite aussi «logique d'ordre 0»). Dans cette logique, on n'utilise que des propositions, qui sont vraies, ou fausses. D'autres systèmes s'appuient sur la logique des prédicats du premier ordre (dite aussi «logique d'ordre 1»), que des algorithmes permettent de manipuler aisément.

5 Cycles de base 1- Phase de restriction Choix du sous-ensemble de connaissances 2- Phase de filtrage Choix des règles applicables

6 3- Phase de sélection Stratégies de recherche Largeur d abord Profondeur d abord Stratégie irrévocable Stratégie par tentatives Profondeur limité Recherche heuristique Résout conflits lorsque plusieurs règles s appliquent Sélection simple (1ère de la liste, la + utilisée, etc.) Sélection selon contexte (chaînage avant, arrière, la plus prometteuse, la plus fiable, etc.)

7 4- Phase d exécution Appliquer la règle sélectionnée Modification de l ensemble de faits (générer des états intermédiaires) Questionner l usager Exécuter les actions externe

8 Historique Les premiers systèmes experts voient le jour aux USA dans les années MYCIN, qui manipulait de l'expertise dans le domaine médical, est l'un des plus connus. Dans les années 1970, une équipe de Stanford University, sous la direction d'ed Feigenbaum, a fait l hypothèse que l intelligence repose sur le stockage des grandes quantités de connaissance. Connaissances représentées sous forme de règles. En 1973, ils ont cherché un nouveau domaine pour refaire une étude. Ils ont retenu le domaine de Thérapie Anti-Biotique. Résultat = MYCIN (500 règles avec des faits fortement typés).

9 MYCIN Qu est-ce que c est? C est un "programme de consultation" qui donne des avis aux médecins concernant les thérapies anti-microbiennes. Domaine anti-microbien ou antibiotique Principe Il existe un grand choix de médicaments anti-microbiens ainsi qu'un grand nombre de microbes. Chaque antibiotique agit différemment avec chaque microbe. À cause de cette grande variété, seuls certains médecins spécialisés connaissent bien ce domaine.

10 MYCIN La séquence de tâches 1) Demande des informations sur le cas. 2) Applique ses connaissances. 3) Donne son jugement et conseille. 4) Répond aux questions sur son raisonnement. Buts à atteindre Facile à utiliser Fiable Manipule un grand nombre de connaissances Utilise des renseignements inexacts ou incomplets Explique et justifie ses conseils

11 MYCIN Répond à 4 questions 1) Quelles infections importantes existent? 2) Quel microbe est la cause de chaque infection? 3) Quels médicaments sont efficaces? 4) Quel est le meilleur traitement? A tout instant, l'utilisateur peut demander : Pourquoi? Trace de la chaîne de raisonnement en cours. Comment? Trace la source d'un fait.

12 Raisonnement dans MYCIN Chaînage arrière, dirigé par un but Règles sous forme d abduction A B C Pour prouver C, il faut prouver A et B. Signes d infection de la gorge 1 Infection streptocoque de la gorge? Organisme = streptocoque Tâche en Grampos Gorge rouge Morphologie coccidie Croissance en chaîne

13 Raisonnement dans MYCIN La base de connaissance statique comporte des règles : On dispose donc d un ensemble de règles (ici, déduction), approximatives.

14 Les inférences Moteur d'inférence : déduit des faits à partir de faits initiaux et des règles. Deux approches de base : A partir de ce qu'on veut trouver et remonter vers les faits (chaînage arrière) ; A partir des faits et aller vers ce qu'on veut trouver (chaînage avant). La structure classique des systèmes experts utilisaient toujours un ensemble de règles de production.

15 Evaluation de MYCIN En 1979 : MYCIN en compétition face à 8 médecins sur 10 cas réel, MYCIN arrive premier. Limites de MYCIN Peu de flexibilité (adapté à un problème précis) ; Connaissances difficiles à entrer : beaucoup de règles ; dépendantes du système d'inférence. Manque d'explications sur le résultat. MYCIN était un programme de recherche et n'a jamais été réellement utilisé à l'hôpital, car : incomplet, difficile à évaluer, mauvaise interface... Mais il a montré qu'on peut approcher un domaine d'expertise.