Python et l'intelligence artificielle

1. Historique

Pour présenter rapidement l’histoire de l’intelligence artificielle (IA), on peut faire ressortir trois grandes périodes :

1. Présentation

La classification d’images est un domaine qui a fait un bon faramineux au niveau des performances ces dernières années. On peut considérer aujourd’hui qu’un ordinateur sait reconnaître un objet si les conditions d’éclairage sont bonnes, si la prise de vue est bien cadrée et s’il n’y a pas d’éléments perturbants dans la scène, comme du brouillard ou une main qui viendrait occulter une partie du sujet. De tels résultats étaient encore impensables en l’an 2000.

Même si les applications restent encore timides, cela ouvre la voie pour des technologies encore balbutiantes, comme la conduite autonome. Si grâce au GPS, il est facile pour un ordinateur de choisir la bonne direction, il reste encore difficile pour une voiture autonome de conduire en pleine ville. Dans les années 1990, il nous semblait impossible que les ordinateurs puissent transcrire la parole humaine un jour et encore moins qu’ils arrivent à distinguer un chat d’un chien. Finalement, 25 ans plus tard seulement, ils font cela quasiment sans difficulté. Alors, il ne faut jamais dire jamais ! Surtout pas en informatique !

2. Image et données

Une image est représentée par une grille de pixels. Chaque pixel code une couleur sous la forme d’un triplé de trois valeurs : rouge, vert et bleu. Suivant les librairies d’image, les plages de valeurs sont dans l’intervalle [0,1] ou [0,255], ces représentations sont équivalentes. Ce qui est intéressant pour nous, c’est que toute image est intrinsèquement associée à une liste de chiffres.

Afin qu’un réseau de neurones puisse traiter une banque d’images, il faut que l’ensemble des images soit de même résolution, c’est-à-dire par exemple : 20 x 20 pixels. Comme chaque pixel contient trois valeurs de couleur, nous avons donc un total de 20 x 20 x 3 = 1 200 valeurs. Ces valeurs constituent l’entrée de notre réseau.

3. Les banques d’images

Pour pouvoir apprendre, il faut que notre réseau de neurones utilise une base d’images servant de référence. Créer une base est un travail long et fastidieux. Heureusement pour nous, il y en a quelques-unes disponibles sur Internet :

1. Les fonctions disponibles

Vous pouvez trouver la source du projet à compléter en téléchargement depuis l’onglet Compléments sous le nom de fichier : IA et Jeu MorpionBase.py.

Le corrigé du projet est aussi disponible en téléchargement sous le nom de fichier : Pygame Morpion & Super IA.py.

Téléchargez et ouvrez le fichier MorpionBase.py de ce chapitre. Nous avons une version fonctionnelle du jeu avec une IA qui joue au hasard sur le terrain. Nous allons reprendre des fonctions qui seront utiles pour notre IA haut de gamme. La première fonction est celle qui détecte si un des deux joueurs a gagné :

def DetecteGagne(G): 
  for j in [1,2] : 
     for x in range(3): 
        if G[x][0] == G[x][1] == G[x][2] == j : return j 
     for y in range(3): 
        if G[0][y] == G[1][y] == G[2][y] == j : return j 
     if G[0][0] == G[1][1] == G[2][2] == j : return j 
     if G[0][2] == G[1][1] == G[2][0] == j : return j 
  return 0 

Cette fonction détecte un alignement de trois pions en diagonal, horizontal et vertical. Le joueur humain est codé avec la valeur 1, et le joueur IA avec la valeur 2. Si aucun des deux joueurs n’est gagnant, la fonction retourne 0. Nous avons aussi besoin d’une fonction qui détecte les cases disponibles pour le joueur IA :

def ListeCasesVide(G) : 
  L = [] 
  for x in range(3): 
     for y in range(3): 
        if G[x][y] == 0 : 
           L.append((x,y)) 
  return L 

Voici le programme complet qui va nous servir de point de départ :

# MORPION 
from tkinter import Tk, Canvas 
import random 
 
TAILLE = 300 
JEU = [ [0,0,0],[0,0,0],[0,0,0]] 
JOUEUR_IA = 2 
JOUEUR_HUMAIN = 1 
 
 
def AfficheGrille(c="black"): 
  canvas.create_line((100,0),(100,300),width=3,fill=c) 
  canvas.create_line((200,0),(200,300),width=3,fill=c) 
  canvas.create_line((0,100),(300,100),width=3,fill=c) 
  canvas.create_line((0,200),(300,200),width=3,fill=c) 
 
def AffichePions(): 
  for x in range(3): 
     for y in range(3): 
        xx = x * 100 
        yy = y * 100 
        A...