Intelligence artificielle - Définition

La conception de systèmes d'IA

Au fil du temps, certains langages de programmation se sont avérés plus commodes que d’autres pour écrire des applications d’intelligence artificielle. Parmi ceux-ci, Lisp et Prolog furent sans doute les plus médiatisés. Lisp constituait une solution ingénieuse pour faire de l’intelligence artificielle en FORTRAN. ELIZA (le premier chatterbot, donc pas de la « véritable » intelligence artificielle) tenait en trois pages de SNOBOL.

On utilise aussi, plus pour des raisons de disponibilité et de performance que de commodité, des langages classiques tels que C ou C++. Lisp a eu pour sa part une série de successeurs plus ou moins inspirés de lui, dont le langage Scheme.

Des programmes de démonstration de théorèmes géométriques simples ont existé dès les années 1960 ; et des logiciels aussi triviaux que Maple et Mathematica effectuent aujourd’hui des travaux d’intégration symbolique qui il y a trente ans encore étaient du ressort d’un étudiant de mathématiques supérieures. Mais ces programmes ne savent pas plus qu’ils effectuent des démonstrations géométriques ou algébriques que Deep Blue ne savait qu’il jouait aux échecs (ou un programme de facturation qu’il calcule une facture). Ces cas représentent donc plus des opérations intellectuelles assistées par ordinateur faisant appel à la puissance de calcul que de l'intelligence artificielle à proprement parler.

Les différentes facettes de l'intelligence artificielle

On peut considérer différents dispositifs intervenant, ensemble ou séparément, dans un système d’intelligence artificielle tels que :

• Le dialogue automatique : se faire comprendre en lui parlant,
• Traduction automatique, si possible en temps réel ou très légèrement différé, comme dans le film « Dune »,
• Le traitement automatique des langues,
• Le raisonnement automatique (voir systèmes experts),
• L’apprentissage automatique,
• La composition musicale automatique (voir les travaux de René-Louis Baron et de l'Ircam),
• La reconnaissance de formes, des visages et la vision en général, etc.
• Intégration automatique d’informations provenant de sources hétérogènes, (fusion de données)
• L'émotion artificielle (voir les travaux de en:Rosalind Picard sur l'émotion) et l'éventualité d'une subjectivité artificielle
• Etc.

Les réalisations actuelles de l’intelligence artificielle peuvent intervenir dans les fonctions suivantes :

• Aide aux diagnostics
• L'aide à la décision.
• Résolution de problèmes complexes, tels que les problèmes d'allocation de ressources.
• Assistance par des machines dans les tâches dangereuses, ou demandant une grande précision,
• Automatisation de tâches
• etc.

Précurseurs

Si les progrès de l’intelligence artificielle sont récents, ce thème de réflexion est tout à fait ancien, et il apparaît régulièrement au cours de l’histoire. Les premiers signes d’intérêt pour une intelligence artificielle et les principaux précurseurs de cette discipline sont les suivants.

Automates

voir aussi : Automate

• Une des plus anciennes traces du thème de « l’homme dans la machine » date de 800 avant notre ère, en Égypte. La statue du dieu Amon levait le bras pour désigner le nouveau pharaon parmi les prétendants qui défilaient devant lui, puis elle « prononçait » un discours de consécration. Les Égyptiens étaient probablement conscients de la présence d’un prêtre actionnant un mécanisme et déclarant les paroles sacrées derrière la statue, mais cela ne semblait pas être pour eux contradictoire avec l’incarnation de la divinité.

• Vers la même époque, Homère, dans L'Iliade (XVIII, 370–421), décrit les automates réalisés par le dieu forgeron Héphaïstos : des trépieds munis de roues en or, capables de porter des objets jusqu’à l’Olympe et de revenir seuls dans la demeure du dieu ; ou encore, deux servantes forgées en or qui l’assistent dans sa tâche. De même, le Géant de bronze Talos, gardien des rivages de la Crète, était parfois considéré comme une œuvre du dieu.

• Vitruve, architecte romain, décrit l’existence entre le IIIe et le I^er siècle avant notre ère, d’une école d’ingénieurs fondée par Ctesibius à Alexandrie, et concevant des mécanismes destinés à l’amusement tels des corbeaux qui chantaient.

• Héron L'Ancien décrit dans son traité « Automates », un carrousel animé grâce à la vapeur et considéré comme anticipant les machines à vapeur.

• Les automates disparaissent ensuite jusqu’à la fin du Moyen Âge.

• On a prêté à Roger Bacon la conception d'automates doués de la parole; en fait, probablement de mécanismes simulant la prononciation de certains mots simples.

• Léonard de Vinci a construit un automate en forme de lion en l’honneur de Louis XII.

• Gio Battista Aleotti et Salomon de Caus ont construit des oiseaux artificiels et chantants, des flûtistes mécaniques, des nymphes, des dragons et des satyres animés pour égayer des fêtes aristocratiques, des jardins et des grottes.

• René Descartes aurait conçu en 1649 un automate qu’il appelait « ma fille Francine ». Il conduit par ailleurs une réflexion d’un modernisme étonnant sur les différences entre la nature des automates, et celles d’une part des animaux (pas de différence) et d’autre part celle des hommes (pas d’assimilation). Ces analyses en font le précurseur méconnu d’un des principaux thèmes de la science-fiction : l'indistinction entre le vivant et l’artificiel, entre les hommes et les robots, les androïdes ou les intelligences artificielles.

• Jacques de Vaucanson a construit en 1738 un « canard artificiel de cuivre doré, qui boit, mange, cancane, barbote et digère comme un vrai canard ». Il était possible de programmer les mouvements de cet automate, grâce à des pignons placés sur un cylindre gravé, qui contrôlaient des baguettes traversant les pattes du canard. L’automate a été exposé pendant plusieurs années en France, en Italie et en Angleterre, et la transparence de l’abdomen permettait d’observer le mécanisme interne. Le dispositif permettant de simuler la digestion et d’expulser une sorte de bouillie verte fait l’objet d’une controverse. Certains commentateurs estiment que cette bouillie verte n’était pas fabriquée à partir des aliments ingérés, mais préparée à l’avance. D’autres estiment que cet avis n’est fondé que sur des imitations du canard de Vaucanson. Malheureusement, l’incendie du Musée de Nijni Novgorod en Russie vers 1879 détruisit cet automate.

• Les artisans Pierre et Louis Jaquet-Droz fabriquèrent parmi les meilleurs automates fondés sur un système purement mécanique, avant le développement des dispositifs électromécaniques. Certains de ces automates, par un système de cames multiples, étaient capables d'écrire un petit billet (toujours le même).

• Le conte d'Hoffmann (et ballet) L'Homme au sable décrit une poupée mécanique dont s'éprend le héros.

Pensée automatique

Les processus cognitifs peuvent-ils se réduire à un simple calcul ? Et si tel est le cas, quels sont les symboles et les règles à employer ?

Les premiers essais de formalisation de la pensée sont les suivants :

• Raymond Lulle, missionnaire, philosophe, et théologien espagnol du XIII^e siècle, a fait la première tentative pour engendrer des idées par un système mécanique. Il combinait aléatoirement des concepts grâce à une sorte de règle à calcul, un zairja, sur laquelle pivotaient des disques concentriques gravés de lettres et de symboles philosophiques. Il baptisa sa méthode Grand Art (Ars Magna), fondée sur l’identification de concepts de base, puis leur combinaison mécanique soit entre eux, soit avec des idées connexes. Raymond Lulle appliqua sa méthode à la métaphysique, puis à la morale, à la médecine et à l’astrologie. Mais il n’utilisait que la logique déductive, ce qui ne permettait pas à son système d’acquérir un apprentissage, ni davantage de remettre en cause ses principes de départ : seule la logique inductive le permet.

• Gottfried Wilhelm Leibniz, au XVII^e siècle, a imaginé un calcul pensant (calculus rationator), en assignant un nombre à chaque concept. La manipulation de ces nombres aurait permis de résoudre les questions les plus difficiles, et même d’aboutir à un langage universel. Leibniz a toutefois démontré que l’une des principales difficultés de cette méthode, également rencontrée dans les travaux modernes sur l’intelligence artificielle, est l’interconnexion de tous les concepts, ce qui ne permet pas d’isoler une idée de toutes les autres pour simplifier les problèmes liés à la pensée.

• George Boole a inventé la formulation mathématique des processus fondamentaux du raisonnement, connue sous le nom d’algèbre de Boole. Il était conscient des liens de ses travaux avec les mécanismes de l’intelligence, comme le montre le titre de son principal ouvrage paru en 1854 : « Les lois de la pensée » (The laws of thought), sur l’algèbre booléenne.

• Gottlob Frege perfectionna le système de Boole en inventant le concept de prédicat, qui est une entité logique soit vraie, soit fausse (toute maison a un propriétaire), mais contenant des variables non logiques, n’ayant en soit aucun degré de vérité (maison, propriétaire). Cette invention eut une grande importance puisqu’elle permit de démontrer des théorèmes généraux, simplement en appliquant des règles typographiques à des ensembles de symboles. La réflexion en langage courant ne portait plus que sur le choix des règles à appliquer. Par ailleurs, seul l’utilisateur connaît le sens des symboles qu’il a inventés, ce qui ramène au problème de la signification en intelligence artificielle, et de la subjectivité des utilisateurs.

• Bertrand Russell et Alfred North Whitehead publièrent au début du XX^e siècle un ouvrage intitulé « Principia mathematica », dans lequel ils résolvent des contradictions internes à la théorie de Gottlob Frege. Ces travaux laissaient espérer d’aboutir à une formalisation complète des mathématiques.

• Kurt Gödel démontre au contraire que les mathématiques resteront une construction ouverte, en publiant en 1931 un article intitulé « Des propositions formellement indécidables contenues dans les Principia mathematica et autres systèmes similaires ». Sa démonstration est qu’à partir d’une certaine complexité d’un système, on peut y créer plus de propositions logiques qu’on ne peut en démontrer vraies ou fausses. L’arithmétique, par exemple, ne peut trancher par ses axiomes si on doit accepter des nombres dont le carré soit -1. Ce choix reste arbitraire et n’est en rien lié aux axiomes de base. Le travail de Gödel suggère qu’on pourra créer ainsi un nombre arbitraire de nouveaux axiomes, compatibles avec les précédents, au fur et à mesure qu’on en aura besoin. Si l'arithmétique est démontrée incomplète, le calcul des prédicats (logique formelle) est au contraire démontré par Gödel comme complet.

• Alan Turing parvient aux mêmes conclusions que Kurt Gödel, en inventant des machines abstraites et universelles (rebaptisées les machines de Turing), dont les ordinateurs modernes sont considérés comme des concrétisations. Il démontre l’existence de calculs qu’aucune machine ne peut faire (un humain pas davantage, dans les cas qu'il cite), sans pour autant que cela constitue pour Turing un motif pour douter de la faisabilité de machines pensantes répondant aux critères du test de Turing.

• Irving John Good, Myron Tribus et E.T. Jaynes ont décrit de façon très claire les principes assez simples d’un robot à logique inductive utilisant les principes de l’inférence bayésienne pour enrichir sa base de connaissances sur la base du Théorème de Cox-Jaynes. Ils n’ont malheureusement pas traité la question de la façon dont on pourrait stocker ces connaissances sans que le mode de stockage entraîne un biais cognitif. Le projet est voisin de celui de Raymond Lulle, mais fondé cette fois-ci sur une logique inductive, et donc propre à résoudre quelques problèmes ouverts.

• Robot à logique inductive

• Des chercheurs comme Alonzo Church ont posé des limites pratiques aux ambitions de la raison, en orientant la recherche (Herbert Simon, Michael Rabin, Stephen Cook) vers l’obtention des solutions en temps fini, ou avec des ressources limitées, ainsi que vers la catégorisation des problèmes selon des classes de difficulté (en rapport avec les travaux de Cantor sur l’infini).