Utilisation de l'IA : l'apprentissage automatique

Objectifs : s'interroger sur la notion d’IA

Utiliser un site d'apprentissage automatique, le mettre en "concurrence" avec un élève.

Déterminer un "set de données" permettant de trouver le plus rapidement possible le résultat.

Cette activité propose de questionner les concepts d’intelligence et d’apprentissage vis-à-vis d’une intelligence artificielle (IA) basée sur l’apprentissage automatique (machine learning). Elle débute par une mise en contexte sur base de documents traitant de l’IA. Cette introduction est suivie par une réflexion au-tour du jeu « Akinator ». Par groupes, les élèves vont créer une IA et la tester. Sur base des résultats de leurs tests, ils sont invités à optimiser leur IA. Enfin, l’activité se termine par un débat.

Un peu de vocabulaire : le lexique :
IA : Programme conférant à une machine des capacités d’analyse et de décision lui permettant de s’adapter intelligemment aux situations en faisant des prédictions à partir de données déjà acquises.
Algorithme : suite finie et non ambiguë d'instructions permet-tant de résoudre une tâche. Un algorithme est souvent écrit dans un langage naturel ou mathématique.
Programme : ensemble d’algorithmes traduits dans un langage de programmation.
Set de données : ensemble de données sur un domaine spécifique qui constitue les données en entrée (utilisées par) des algorithmes de l’IA
Apprentissage automatique : (machine learning) : champ d'étude de l’IA qui se fonde sur des approches statistiques pour donner aux machines la capacité d'apprendre à partir de données, c'est-à-dire d'améliorer leurs performances à résoudre des tâches sans être explicitement programmées pour. L'apprentissage automatique comporte deux phases. La première se déroule durant le développement de l’IA et consiste à estimer un modèle à partir d’un nombre fini de données disponibles (le set). C’est la phase dite « d'apprentissage ». La seconde phase correspond à la mise en production : le modèle étant déterminé, de nouvelles données peuvent alors être soumises afin d'obtenir le résultat correspondant à la tâche souhaitée. Certaines IA peuvent poursuivre leur apprentissage une fois en production, pour peu qu'elles aient un moyen d'obtenir un retour sur la qualité des résultats produits.

Déroulement de l'activité.

Dans un premier temps, par binômes, les élèves s'installent avec un ordinateur connecté au site Akinator. Un élève pense à un personnage ou un objet ou un animal ayant un rapport avec les différentes disciplines du collège (par exemple : objet technique en technologie, mais pas seulement, également personnage célèbre en HG, animal en SVT, planète en Physique/chimie...).

Il répond aux questions de l'IA et de son camarade. Le but n'est pas de faire une compétition, même s'il est intéressant de savoir qui de l'IA ou de l'IN (naturelle) trouvera en premier, mais de savoir quel est le type de question est-il préférable de poser.

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Dans un second temps, il s'agira de créer un set de données.

Durant cette activité, chaque groupe va développer le set de données d’une IA “naïve” (sans modèle). Cette IA doit être capable de classifier 8 OST (Objet et Système Technique) : l'ordinateur, le smartphone, le crayon gris (à papier), la machine à café expresso, la chaise (du collège), le feutre (du tableau), le panier de basket, cartable/sac à dos, le système de passage à la cantine, ....

Cette sélection se base sur le fait qu’il existe entre ces OST des différences notables (électriques VS non-électriques), mais également des similitudes de matériaux ou de fonctions d'usage.

Les élèves-développeurs constituent, par groupes, le set de données de leur IA. Pour cela, ils remplissent une fiche d’identité pour chacun des OST à classifier. Les fiches sont à créer à partir de questions imposées. Il faudra donc que chaque groupe se mette d’accord sur les réponses à donner . 

L'OST fonctionne-t-il grâce à l'électricité ?

L'OST est-il en métal ?

L'OST est-il volumineux (plus gros qu'une Unité Centrale (UC) d'un ordinateur (ancien modèle)) ?

L'électicité nécessaires est-elle stockée dans une ou des batterie-s ?

L'OST est-il en bois ?

La fonction d'usage de l'OST est-elle "se déplacer" ?

La fonction d'usage de l'OST est-elle "laisser une trace écrite" ?