CHAPITRE 2 CHAPITRE 2
SYSTEMES SYSTEMES
D’INFERENCES
D’INFERENCES
PARTIE 1 PARTIE 1 : :
Technique de raisonnement en logique Technique de raisonnement en logique
des prédicats du premier ordre des prédicats du premier ordre
PARTIE 2 :
Systèmes à base de règles,
Systèmes experts
PARTIE 1
PARTIE 1 : :
Technique de raisonnement Technique de raisonnement en logique des prédicats du premier ordre en logique des prédicats du premier ordre1-1 Syntaxe du langage des prédicats du premier ordre 1-2 Règles d’inférence
1-3 Sémantique du langage des prédicats du premier ordre 1-4 Rapport entre les notions de théorèmes et de
conséquences logiques 1-5 Le principe de résolution
1-6 Systèmes de réfutation par résolution
1-7 Conclusion
1-1 1-1 Syntaxe du langage des prédicats Syntaxe du langage des prédicats du premier ordre
du premier ordre
Voire chapitre 2Voire chapitre 2
1-2 1-2 Règles d’inférences Règles d’inférences
Une règle d’inférence est la Une règle d’inférence est la
représentation d’un procédé pour, à représentation d’un procédé pour, à
partir d’une ou plusieurs formules partir d’une ou plusieurs formules
dériver(déduire,exhiber) d’autres.
dériver(déduire,exhiber) d’autres.
La règle d’inférence appelée La règle d’inférence appelée
« « MODUS PONEN MODUS PONEN »: »:
à partir de deux formules à partir de deux formules
respectivement de la forme respectivement de la forme
F F et et (F (F G) G) déduire déduire G G
La règle d’inférence appelée
« MODUS TOLLENS » :
à partir de deux formules respectivement
de la forme G et (FG) déduire F
La règle d’inférence appelée La règle d’inférence appelée
« « SPESIALISATION UNIVERSELLE SPESIALISATION UNIVERSELLE »: »:
à partir d’une formule de la forme à partir d’une formule de la forme
x P(x) x P(x) et de n’importe quelle et de n’importe quelle constante
constante « a » « a » déduire P(a). P(a).
Étant donné un ensemble fixe de règles d’inférences on peut considérer la famille suivante de problèmes:
• Peut on partant d’un ensemble choisi de formules, par application d’un nombre fini de règles d’inférences obtenir une formule proposé a priori?
Les formules choisies initialement sont appelées AXIOMES. Les formules
obtenues par application des règles
d’inférences sont appelées THEOREMES.
Une chaîne d’application de règles d’inférence conduisant, depuis les
axiomes, à un théorème, constitue une PREUVE du théorème.
REMARQUE:
REMARQUE:
LE RESTE DE CETTE PARTIE SERA LE RESTE DE CETTE PARTIE SERA
ETUDIE DANS LE MODULE (LFI)
ETUDIE DANS LE MODULE (LFI)
PARTIE 2
PARTIE 2 Systèmes à base de Systèmes à base de règles, Systèmes Experts
règles, Systèmes Experts
2-1 2-1 INTRODUCTION :INTRODUCTION :
Dans les systèmes logiques de représentation et dérivation des connaissance (logiques formelles) on définit avec précision des formules, des
axiomes, des règles d’inférence et on étudie avec rigueur les rapport qui existent entre les formules et les interprétations que l’on peut en faire.
Certain langages ou systèmes Certain langages ou systèmes issus des travaux d’intelligence issus des travaux d’intelligence
artificielle qui se placent artificielle qui se placent
directement dans le cadre de directement dans le cadre de
telles logiques formelles sont très telles logiques formelles sont très
utilisées tel que:
utilisées tel que:
PROLOG PROLOG et ses dérivés. et ses dérivés.
De manière générale, l’étude des De manière générale, l’étude des logiques formelles permis de
logiques formelles permis de dégager des méthodes de
dégager des méthodes de
résolution de problèmes, c’est-à- résolution de problèmes, c’est-à-
dire des méthodes de découverte dire des méthodes de découverte
et justification de solutions, tout et justification de solutions, tout
en évaluant rigoureusement en évaluant rigoureusement
certaines propriétés ou limites de certaines propriétés ou limites de
ces méthodes.
ces méthodes.
Néanmoins de nombreux systèmes de résolution de problèmes ont put être
construits et donner relativement
satisfaction, sans que soit préalablement établis les rapports qu’ils entretiennent
avec une logique formelle déterminée.
Tel est le cas, en général, des systèmes à
base de règles (SBR).
Les tentatives de formalisation logique des systèmes à base de règles restent très limitées.
Fondamentalement, le rôle de la
logique dans la représentation de
connaissances et l’inférence est
l’objet de vives controverses
..
La notoriété des systèmes à base de
règles va de paire avec l’émergence du concept de SYSTEME-EXPERT, qui a
connu depuis le milieu des années 70 un enthousiasme dans certain milieux
professionnels, où certaines tache concrète ( diagnostic, prévision,
planification etc…) sont faiblement
informatisées.
De telles activités intellectuelles sont De telles activités intellectuelles sont souvent difficiles à représenter sous souvent difficiles à représenter sous
forme d’algorithmes surs et définitifs.
forme d’algorithmes surs et définitifs.
Cette difficulté peut être partiellement Cette difficulté peut être partiellement
contournée en faisant appel à la contournée en faisant appel à la
méthodologie des
méthodologie des systèmes expertssystèmes experts..
2-22-2 ANATOMIE DES SYSTEMES EXPERTS ANATOMIE DES SYSTEMES EXPERTS A- Qu’est ce qu’un système expert:
A- Qu’est ce qu’un système expert:
Selon Edward Feigenbaum( Université de
Stanford U.S.A) « les systèmes experts sont des programme conçus pour raisonner habilement a propos de tâches dont elles requièrent une expertise humaine considérable».
Les systèmes experts existants n’utilisent en
réalité que des schémas très rudimentaires de raisonnement.
En vue de cerner la notion des systèmes
experts nous considérant ci après trois points de vue complémentaires
Le rôle dévolu à de tels systèmes dans la prise en charge de certaines activités
intellectuelles humaines,
Le type d’organisation proposé pour accueillir et exploiter les connaissances d’experts
humains sur des domaine particuliers,
Le mode d’invocation des connaissances pris en compte par les experts pour exprimer leur expertise à l’intention du système.
B- Rôle des système expert:
Fondamentalement un système expert est un moteur d’inférence relativement
général exploitant une collection séparée, sujette a évolutions, d’unités de savoir-
faire concernant un domaine particulier d’expertise humaine.
D’autre part un système expert
assure des fonctions complémentaire de dialogue, d’apprentissage et
d’explication de son comportement.
C- Degré d’un système expert
En fonction de la complexité de la représentation des
connaissances, le système expert est dit d’un certain degré.
Dans un système expert de degré 0, les connaissances sont de type booléen.
Dans un système expert de degré 0+, elles sont définies par un couple attributs / valeurs.
Et ce sont par des variables que sont
représentées les connaissances dans un système expert de degré 1.
D- Architecture d’un système expert
Un système expert se caractérise par la séparation des connaissances et du traitement de ces dernières.
Il est composé de deux éléments :
Une base de connaissances est constituée d’une base de faits regroupant les
informations connues et d’une base de règles, qui à partir de l’application de règles
d’inférences sur des faits connus, produits ou demandés, permet de déduire de nouvelles connaissances ;
Un moteur d’inférences qui effectue des
démonstrations et qui fournit des explications sur le raisonnement suivi.
Connaissances assertionnelles (Base de Faits)
Moteur
d’inférence
Connaissances opératoires
(Base de Règles)
Base de connaissances
Schéma de base d’un Système expert
E- Fonctionnement d’un moteur d’inférences
Le moteur d’inférences peut travailler de trois manières
possibles : en chaînage avant, en
chaînage arrière ou en chaînage
mixte.
Le chaînage avant déclenche Le chaînage avant déclenche toutes les règles dont les
toutes les règles dont les
prémisses sont des faits connus prémisses sont des faits connus
de la base de faits et s'arrête dès de la base de faits et s'arrête dès
que le but est atteint ou dès que que le but est atteint ou dès que
la base des faits est saturée.
la base des faits est saturée.
En revanche, le principe du chaînage arrière est de partir d’un but donné.
On cherche à valider les prémisses de la règle qui ont permis d’aboutir à ce fait. On effectue la même
opération de manière récursive pour
les prémisses trouvées et ce, jusqu’à
ce que tous les faits nécessaires pour
atteindre le but soient validés.
Enfin, le chaînage mixte mêle
les deux chaînages présentés
ci-dessus
Principe de fonctionnement des moteurs d’inférence (cycle de base)
Restriction
Filtrage
Résolution de conflits
Phase1: Évaluation
Phase 2: Exécution
(exécution des actions)
Éventuellement arrêt ou retour arrière ou autre effets sur le contrôle du moteur Éventuellement arrêt ou
retour arrière ou autre effets sur le contrôle du moteur
Le fonctionnement d’un moteur d’inférences Le fonctionnement d’un moteur d’inférences
se déroule en quatre étapes : se déroule en quatre étapes :
1. La phase de sélection qui permet de déterminer l’ensemble des règles
adaptée à la situation. Cet ensemble
peut être la base de règles entière ou un ensemble de règles défini après
application d’une métarègle.
2. La phase de filtrage, durant
laquelle un ensemble de conflits est généré par les règles applicables
(c-a-d) par l’ensemble des règles
dont les prémisses sont validées.
3. La phase de résolution de conflits, durant laquelle on choisit la ou les règles qui seront réellement
utilisées. Ce choix s’effectue selon certains critères comme l’ordre
d’apparition des règles ou les règles
avec le plus de prémisses…
4. La phase d’exécution déclenche la règle sélectionné,avec mise à jour de la base de faits et relance éventuelle le chaînage avant ou arrière.
F- Stratégies des moteurs d’inférence F- Stratégies des moteurs d’inférence
plusieurs stratégies d’enchaînement de règles sont utilisées dans les moteurs
d’inférence des systèmes experts:
Invocation des règles en largeur d’abord,
Invocation des règles en profondeur d’abord,
Invocation des règles avec une heuristique.Invocation des règles avec une heuristique.
Exemple 1:
Exemple 1:
Soit la base de connaissances : Soit la base de connaissances :
• R1• R1 : si Ket L et M alors I : si Ket L et M alors I
• R2• R2 : si I et L et J alors Q : si I et L et J alors Q
• • R3R3 : si C et D et E alors B : si C et D et E alors B
• R4• R4 : si A et B alors Q : si A et B alors Q
• • R5R5 : si L et N et O et P alors Q : si L et N et O et P alors Q
• R6• R6 : si C et H alors R : si C et H alors R
• R7• R7 : si R et J et M alors S : si R et J et M alors S
• R8• R8 : si Fet H alors B : si Fet H alors B
• R9• R9 : si G alors F: si G alors F Base de faits
Base de faits : A,C,D,E,G,H,K: A,C,D,E,G,H,K ButBut : Q: Q
Établir le graphe ET/OU pour la base des règle R
Établir le fait « Q » en utilisant un
moteur d’inférence en chaînage avant avec régime irrévocable(intégration
immédiate des nouvelles conclusions) et monotone.
Donner en suit le graphe d’état représentant le travail du moteur d’inférence.
Établir le fait Établir le fait « Q » « Q » en utilisant un en utilisant un moteur d’inférence en chaînage moteur d’inférence en chaînage
avant qui produit les faits en avant qui produit les faits en
largeur d’abord.
largeur d’abord.
