Name: L’intelligence artificielle expliquée Des concepts de base aux applications avancées de l’IA
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Ce que nous allons découvrir

Nous aborderons dans ce chapitre le langage de programmation Python, qui a déjà été utilisé et le sera sur la majeure partie des chapitres de cet ouvrage afin d’illustrer et mettre en pratique les notions théoriques abordées dans les chapitres précédents.

Ce chapitre n’a pas vocation à faire de vous des experts de ce langage, il vous en donnera cependant les bases vous permettant dans les chapitres suivants de faire vos premiers pas dans l’univers de l’intelligence artificielle.

Si vous êtes novices en programmation, ce chapitre est essentiel, il doit être lu et complété par des recherches personnelles. À ce titre, nous vous invitons à vous référer aux nombreux ouvrages sur le sujet.

Eh, pourquoi Python ?

Il existe un vaste éventail de langages de programmation, comme nous l’avons exploré précédemment. Cependant, notre choix d’utiliser Python dans ce chapitre ne découle ni de notre partialité ni de la prétention qu’il serait intrinsèquement supérieur à d’autres langages de programmation. Ce choix ne repose pas non plus sur une croyance inébranlable en sa supériorité pour des raisons obscures.

La raison fondamentale de notre préférence pour Python réside dans sa nature « multiparadigme ». Voici l’explication :

Il peut sembler naturel d’imaginer un monde idéal dans lequel une équipe informatique serait capable de résoudre n’importe quel problème donné. Pour illustrer cela, prenons un exemple courant et imaginez-vous dans le rôle d’un responsable d’une équipe de développeurs face à un client :

« Notre équipe de comptabilité doit saisir des données comptables dans quatre outils informatiques différents chaque semaine. C’est une corvée, et cela entraîne des erreurs. De plus, cela occupe une personne à temps plein, et nous sommes bloqués pendant les congés. Pouvez-vous résoudre ce problème ? »...

Installation de Python

Téléchargement et installation de Python

L’installation que nous allons détailler dans cette section est réalisée dans un contexte PC Windows 11 64 bits. Si vous souhaitez déployer sous Unix, macOS, Linux ou tout autre OS, vous pouvez consulter la documentation dédiée sur le site de Python : www.python.org

Pour télécharger Python, rendez-vous sur le site https://www.python.org/downloads/.

Python : choix de la version

À date, la dernière version pour notre système d’exploitation Windows est la 3.11.3.

Une fois votre version de Python téléchargée, exécutez le programme d’installation.

N’oubliez pas de cocher la dernière case vous permettant d’ajouter le chemin de Python au PATH de votre environnement Windows, puis poursuivez par l’action Install Now.

Add Path Python

Une fois l’installation terminée, vous devriez accéder à l’écran ci-dessous :

Installation terminée

Si vous souhaitez vous assurer du bon déroulement de votre installation, vous en avez la possibilité depuis l’invite de commandes Windows (cmd), en saisissant la commande :

python --version

Votre version de Python préalablement installée doit alors s’afficher. Si ce n’est pas le cas, n’hésitez...

Installation de PyCharm

Logo PyCharm

PyCharm est ce que l’on appelle un IDE, à savoir un environnement de développement intégré qui est utilisé par les développeurs, les particuliers fanatiques de programmation et les scientifiques et que nous utiliserons dans le cadre de ce livre pour programmer avec le langage Python.

L’IDE est maintenu par la société JetBrains et vous permettra de gérer vos développements, tests, bases de données... En soi, tout ce dont un développeur a besoin pour réaliser ses premiers développements sans encombre.

L’édition Community est gratuite... let’s GO !

Rendez-vous sur https://www.jetbrains.com/fr-fr/pycharm/.

Tout comme pour l’installation de Python, nous allons nous concentrer sur une installation Windows, et donc sur notre version Community. Là aussi, des versions macOS et Linux sont disponibles. L’ensemble ne pèse pas moins de 400 Mo, espérons que vous disposez d’une bonne connexionIinternet pour en bénéficier rapidement.

PyCharm Version Community

La procédure d’installation est simpliste, suivez les instructions :

PyCharm : débuter l’installation

PyCharm : chemin de destination

N’oubliez pas d’associer les fichiers d’extension « py » propres au langage Python...

Python comme élément de langage

Python : un langage interprété

Python est comme vous le savez un langage de programmation, mais qui présente la particularité d’être interprété. Autrement dit, les instructions sont interprétées par un interpréteur Python au lieu d’être compilées en un fichier binaire exécutable.

Vous le constaterez à travers le chapitre à venir, la syntaxe de Python est relativement simple et facile à lire, ce qui en fait un choix populaire pour les débutants en programmation.

Nous pouvons distinguer deux grands types de langages :

les langages interprétés ;
les langages compilés.

Python est donc un langage dit « interprété ». Cela signifie qu’il est analysé et traduit en langage machine. Il a pour cela besoin d’un interpréteur qui analysera le code source, le traduira en langage machine et permettra de l’exécuter.

Dans les faits, chaque ligne d’instruction est lue et traduite afin d’être exécutée.

L’un des avantages majeurs du langage interprété est ce que l’on appelle sa portabilité, c’est-à-dire sa capacité à fonctionner sur différents systèmes d’exploitation (Windows, Linux, Android, macOS...)....

Les bases de Python

Il existe plusieurs typologies d’extensions de fichiers sur le langage Python :

.py : script modifiable
.pyc : script compilé
.pyw : script exécuté sous Windows

1. Syntaxe et structure Python

En Python, une variable est un espace réservé ou un nom utilisé pour stocker des données. Ces données peuvent être de différents types, tels que des nombres, des chaînes de caractères, des listes, des dictionnaires, etc. Une variable permet de conserver une valeur en mémoire pour une utilisation ultérieure dans le programme.

Pour déclarer une variable en Python, vous pouvez utiliser la syntaxe suivante :

nom_de_variable = valeur

Dans Python, les variables sont créées simplement en assignant une valeur à un nom, sans avoir besoin de spécifier leur type. En Python, un type (ou type de données) fait référence à la catégorie ou à la nature d’une valeur stockée dans une variable. Les types sont inférés automatiquement par Python.

En Python, l’inférence de types signifie que le langage peut automatiquement déterminer le type d’une variable sans que le programmeur ait besoin de le spécifier explicitement. Cela simplifie le processus de développement en offrant une flexibilité accrue et en évitant la nécessité de déclarer le type de chaque variable. En résumé, Python permet aux programmeurs de ne pas spécifier manuellement les types, laissant le langage déduire automatiquement ces informations lors de l’exécution.

Les instructions sont séparées par des retours à la ligne et non par des points-virgules ou tout autre séparateur.

Les blocs de code sont délimités par l’indentation plutôt que par des accolades comme dans d’autres langages de programmation. L’indentation est généralement de quatre espaces, bien que cela puisse varier en fonction de la préférence de l’utilisateur.

Les commentaires commencent par le symbole dièse (#) et s’étendent ensuite jusqu’à la fin de la ligne.

Un commentaire en Python

2. Types de données et variables

En Python, nous utilisons les variables afin...

PIP : le gestionnaire de paquets

Vous retrouverez à plusieurs reprises dans cet ouvrage des références d’installation vous menant au gestionnaire de paquets « pip ».

Ce dernier vous permettra, comme son nom l’indique, d’installer et de gérer l’ensemble des extensions que vous importerez.

Depuis la version de Python 3.4 et donc, théoriquement, a minima celle inscrite sur votre poste Windows, le gestionnaire est nativement inclus dans la distribution officielle que vous avez installée.

Vous pouvez explorer l’ensemble des packages à disposition depuis le site https://pypi.org/search/.

Pour installer un package, rien de plus simple dans votre invite de commandes Windows :

pip install nom-du-package

Gestionnaire de packages Pip : utilisation cmd

Parmi les packages Python les plus populaires dédiés à l’IA, vous retrouverez :

Requests : il s’agit d’une bibliothèque Python pour envoyer des requêtes HTTP/1.1 de manière simple et élégante. Elle permet de communiquer avec des API et de récupérer des données en ligne.
Flask : c’est un framework web léger pour Python qui permet de créer des applications web rapidement et facilement. Il offre une grande flexibilité et est souvent utilisé pour créer des applications web RESTful.
SQLAlchemy : c’est...

Votre premier programme avec Python

Cette partie vous permet de créer un nouveau projet, votre premier projet Python, à partir de votre IDE PyCharm.

La création de projets ci-dessous documentée sera nécessaire autant de fois que vous souhaiterez réaliser de nouveaux développements et projets associés à cet ouvrage.

Importation des bibliothèques nécessaires

Ouvrez PyCharm et créez un nouveau projet.

Ouverture PyCharm

Lors de cette étape, occupez-vous seulement de l’emplacement physique de l’exercice sur votre poste de travail.

Exercice : localisation du TP

Comme indiqué en introduction de ce chapitre, nous vous proposons de travailler simplement, sur un unique document nommé par défaut à la création du projet : main.py. L’extension du fichier « .py » est propre à Python. PyCharm vous propose ensuite un exemple de code source, que vous devrez effacer.

Python : première application

Création d’un programme simple avec Python

Nous allons créer un premier code Python permettant de s’amuser et de comprendre comment les choix fonctionnent en programmation !

Pour cela, nous vous proposons de créer informatiquement le jeu de "pierre, feuille, ciseaux". Vous pourrez ainsi jouer contre l’ordinateur et perfectionner ce dernier à votre guise. Chacune des instructions à créer dans le programme est présente dans ce chapitre. Nous allons assembler vos nombreux éléments d’apprentissage à traduire dans le langage Python avec les instructions suivantes :

L’ordinateur et vous faites chacun un choix entre "pierre", "feuille" ou "ciseaux".
L’ordinateur choisit aléatoirement l’une de ces options.
Si vous choisissez "exit", le jeu se termine et vous verrez le score final. Sinon, le jeu continue.
Si les deux choix sont les mêmes, c’est une égalité et personne ne gagne.
Si vous choisissez "pierre" et si l’ordinateur choisit "ciseaux", ou si vous choisissez "feuille" et l’ordinateur "pierre", ou encore si vous choisissez "ciseaux" et l’ordinateur "feuille", vous gagnez et vous obtenez un point.
Si l’ordinateur gagne, il obtient un point.
Le jeu continue jusqu’à ce que vous choisissiez...

Conclusion

Félicitations ! Soyez fier et ne sous-estimez pas le travail accompli ! Il s’agit certes d’une base, mais vous venez de créer votre premier programme en Python en développant le jeu du pierre-feuille-ciseaux.

Au cours de ce chapitre, vous avez exploré les bases de Python, telles que les variables, les opérations, les entrées/sorties et les structures de contrôle. Vous avez utilisé ces connaissances pour construire un jeu simple mais amusant, mettant en pratique les concepts que vous avez appris.

Python, avec sa syntaxe simple et expressive, se révèle être un langage idéal pour débuter dans la programmation. Les compétences que vous avez acquises dans ce chapitre constituent un solide point de départ pour des aventures plus avancées en programmation.

Il est important de noter que les compétences que vous avez développées ici sont également un prérequis essentiel pour l’apprentissage de la création de programmes d’intelligence artificielle (IA) avec Python.

Les chapitres à venir exploreront plus en profondeur les applications de Python dans le domaine de l’IA, en mettant en évidence la manière dont ces bases solides vous permettront de comprendre et de créer des algorithmes et des modèles afin de résoudre des problèmes complexes....