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Master en informatique - Homepage de l'Université libre ... · Définition du problème •...
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Master en informatique Présentation à l’attention des BA3 Polytech Jeudi 4 mars 2010 jeudi 4 mars 2010
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Master en informatiquePrésentation à l’attention des BA3 Polytech
Jeudi 4 mars 2010
jeudi 4 mars 2010
Années de Master
• A partir de septembre 2010, le programme de Master est co-organisé par les Facultés des Sciences et des Sciences Appliquées
• Les cours se donnent en anglais
• 2 années de master = 120 ECTS
jeudi 4 mars 2010
Années de Master
Tronc Commun40 ECTS
(Stage)10 ECTSMémoire
20 ECTS
Options50 ECTS
jeudi 4 mars 2010
Master 1 et Master 2• Tronc communs - matières avancées:
• Language Theory and compilers (MA1)
• Computability and Complexity (MA1)
• Software engineering and Project management (MA1)
• Computer Security (MA1)
• Operational research (MA1)
• Information and coding theory (MA1)
• Computing project (projet d’année - MA1)
• Current trends in computer Science (MA2)
jeudi 4 mars 2010
Master et Master 2• Choix d’un bloc d’options
Software and critical systems design
(avec la VUB)
Optimization and algorithms
Computational intelligence(avec la VUB)
Web and information systems
(avec la VUB)
Multimedia(avec la VUB)
jeudi 4 mars 2010
Master 2
• Stage (optionnel):
• En entreprise
• En centre de recherche
• Mémoire (travail de fin d’études): travail personnel de recherche et d’approfondissement.
jeudi 4 mars 2010
Transition
• Pour assurer une bonne transition avec ce nouveau master, les étudiants de Polytech qui sont aujourd’hui en BA3 devront prendre les deux cours suivants en option en MA1:
• Réseaux
• Systèmes d’exploitation
• A terme, ces cours seront donnés en BA3 Polytech
jeudi 4 mars 2010
SpécialitéComputational
intelligence
jeudi 4 mars 2010
jeudi 4 mars 2010
PLAN
• Le pendant humain de l’intelligence artificielle• L’intelligence artificielle d’avant• Comment l’ordinateur résoud, joue et parle
d’un restaurant• Le pendant animal• L’intelligence artificielle moderne• Comment l’ordinateur conduit et balance
jeudi 4 mars 2010
Le pendant humain
jeudi 4 mars 2010
• Intelligence = Inférences mentales• Déductions, plannifications, simulations mentales,
raisonnement, logique• Intelligence rationnelle à distinguer des
“intelligences usurpées”:–“L’intelligence émotionnelle”–“L’intelligence animale”–“L’intelligence physique”–“L’intelligence collective”
• Intelligence = QI, jeux d’échecs, math, résolution logique -- > le reste est “habileté”
jeudi 4 mars 2010
ANIMAL
Homme
Le cerveau inférentiel
jeudi 4 mars 2010
L’IA D’AVANT
jeudi 4 mars 2010
Le problème des deux cruches • Une cruche de 4 litres et
une de 3 (toutes deux sans graduation) que l’on peut remplir et vider.
• Il faut après une série d’opérations, 2 litres dans la première cruche de 4 litres.
jeudi 4 mars 2010
Définition du problème
• L’état du monde: (x,y)• Etat initial : (0,0)• Etat désiré: (2, n)• Un ensemble d’opérations permettant de
faire évoluer le monde: vider, remplir …
jeudi 4 mars 2010
L’ensemble des opérations• 1) (x<4,y) (4,y) remplir la première cruche• 2) (x,y<3) (x,3) remplir la seconde cruche• 3) (x>0,y) (0,y) vider la première cruche• 4) (x,y>0) (x,0) vider la seconde cruche• 5) (x<4,x+y>4) (4,y-(4-x)) remplir la première cruche avec une
partie de la deuxième• 6) (x+y>3,y<3) (x-(3-y), 3) remplir la deuxième cruche avec
une partie de la première• 7) (x+y<4,y>0) (x+y,0) vider la deuxième cruche dans la
première• 8) (x>0, x+y<3) (0,x+y) vider la première cruche dans la
deuxième
jeudi 4 mars 2010
Le moteur d’inférences• Trouvez l’opération qui peut s’appliquer: les
conditions doivent coller à l’état du monde• Choisissez en une la stratégie de contrôle:
–En profondeur, en largeur, avec heuristique ou pas• Évitez de tourner en rond• Soyez prêt à des allers-retours• Procédez itérativement jusqu’à rencontrer l’état
désiré• La solution à ce problème de planification est la
séquence d’opération (la moins longue) qui mène au but
jeudi 4 mars 2010
jeudi 4 mars 2010
(0,0)
(0,3)
(3,0)
(3,3)
(4,2)
(0,2)
(2,0)
Operations
2
7
2
5
3
7
Une solution possible
jeudi 4 mars 2010
Les jeux de société
jeudi 4 mars 2010
La stratégie du Min-Max
jeudi 4 mars 2010
Avec heuristique
jeudi 4 mars 2010
Ce que sait l’ordinateur d’un restaurant
jeudi 4 mars 2010
Les échecs de cette IA L’homme est plongé dans son environnement
L’homme est un processus sensori-moteur sophistiqué avant de penserSa perception est intrinsèquement parallèle
Les processus sensori-moteur dépendent essentiellement de l’organisation biologique: parallèle et plastique
Le monde est complexe et exige une interface d’une complexité adaptée
Mais cette complexité peut se découvrir par expérience plutôt que s’implémenter à partir de rienBasée sur l’apprentissage et une simplicité itérée
jeudi 4 mars 2010
• L’homme possède deux systèmes cognitifs1) Parallèle, automatique, inconscient, réflexe, adaptatif, et très
efficient • Basé sur le hardware cérébral• Joué au tennis, du piano, devenir expert ….
2) Séquentiel, rigide, conscient et très laborieux• Basé sur le software cérébral• Joué au échecs, tester son QI
– L’homme passe de l’un à l’autre en cas de ruptures de ses automatismes
• L’intelligence machine et humaine peuvent être de nature différente• Pour les machines aujourd’hui, reconnaître un visage est plus difficile
que jouer aux échecs• Mais Kasparov ne joue-t-il pas aux échecs (dans une large partie),
comme nous reconnaissons un visage ??
jeudi 4 mars 2010
Le pendant animal
AI Software Cognitive Science
ALifeHardwareBiology
jeudi 4 mars 2010
• L’animal qui se cache en nous est sans doute inévitable sur la route vers l’être intelligent
• Nos habiletés intellectuelles sont enracinées dans nos habiletés sensori-motrices. Elles partent de là.
• N’éssayez pas de comprendre une chaise sans jamais s’être assis dessus• Un retour s’impose vers l’interface au monde, vers notre biologie• Pouvons-nous en tant qu’ingénieur court-circuiter cette biologie ?• L’IA d’avant est-elle à balayer ?? NON
jeudi 4 mars 2010
L’IA D’AUJOURD’HUI
jeudi 4 mars 2010
Comment l’ordinateur conduit
jeudi 4 mars 2010
Les réseaux de neurones
jeudi 4 mars 2010
Comment l’ordinateur balance
jeudi 4 mars 2010
• Si « -5 <= α <= 5 » ET « -20 <= x <= 20 » ET «+2 <= dα <= +3 » ET « -1<= dx <= +1 » Alors « f = +10 »
• Si « -5 <= α <= 5 » ET « -20 <= x <= 20 » ET « -5 <= dα <= -3 » ET « -1<= dx <= +1 » Alors « f = -10 »
jeudi 4 mars 2010
Les algorithmes génétiques
jeudi 4 mars 2010
Conclusions• L’ordinateur nous égalise pour des problèmes que
nous lui posons comme tel–Il joue au foot, conduit un hélico, joue aux échecs,
diagnose des maladies, résoud des problèmes logiques…
• Mais, pour l’ordinateur rien n’est problème !!• Car l’ordinateur ne ressent rien !!• Il nous aide, parfois au point de nous dépasser, mais
pour des règles du jeu que nous définissons. • L’ordinateur n’aspire à aucune autonomie car il
n’aspire à rien.
jeudi 4 mars 2010
• Cependant, il a pris une place folle• Car son pouvoir de substitution est infini• Il reste la plus extraordinaire invention du 20ème
siècle• Il faut le maîtriser• Car il devient le maître du monde, mais sans nulle
volonté de l’être• Il faut donc le comprendre• Il faut donc le programmer et le déprogrammer• Il faut donc étudier l’informatique !!!!
jeudi 4 mars 2010
Cours MA1Module 455 (Intelligence computationnelle)
INFO-H-410Techniques of artificial intelligence - Mme Ann NOWE et M. Hugues BERSINI modulation: 6 ECTS (théorie: 4, travaux pratiques: 2) MATH-H-405Decision Engineering - M. Yves DE SMET modulation: 4 ECTS (théorie: 2, exercices: 1, travaux pratiques: 1) INFO-H-413Heuristic optimisation - M. Thomas STUTZLE modulation: 4 ECTS (théorie: 2, travaux pratiques: 2) INFO-H-414Swarm Intelligence - M. Mauro BIRATTARI et M. Marco DORIGO modulation: 4 ECTS (théorie: 1, travaux pratiques: 3) WE-DINF-12683Language as complex adaptive systems - M. Luc STEELS modulation: 6 ECTS (travaux personnels: 6) WE-DINF-12685Mathematical background for complex systems science - M. Bernard MANDERICK modulation: 6 ECTS (travaux personnels: 6)
jeudi 4 mars 2010
Cours MA2INFO-H-512Research training artificial intelligence modulation: 6 ECTS (travaux pratiques: 6)
24 ECTS à choisir parmi les cours suivants :
ULB-003Stage - N. modulation: 15 ECTS (stages: 15) WE-DINF-12892Adaptive Systems - M. Bernard MANDERICK modulation: 6 ECTS (travaux personnels: 6) WE-DINF-12684Adaptive Systems Seminar - M. Bernard MANDERICK modulation: 6 ECTS (travaux personnels: 6) WE-DINF-12689Multiagent learning - Mme Ann NOWE modulation: 6 ECTS (théorie: 3, travaux personnels: 3) WE-DINF-12689AMultiagent learning seminar - Mme Ann NOWE modulation: 6 ECTS (travaux personnels: 6) WE-DINF-12893Logic and computer science - Mme Sonja SMETS modulation: 6 ECTS (travaux personnels: 6) IR-ETRO-7252Pattern recognition - M. Egard NYSSEN modulation: 3 ECTS (travaux personnels: 3) WE-DINF-2710Seminar in theoretical computer science I - M. Dirk VERMEIR modulation: 6 ECTS (travaux personnels: 6) WE-DINF-8275Seminar in theoretical computer science II - M. Dirk VERMEIR modulation: 6 ECTS (travaux personnels: 6) WE-DINF-12682Semiotic dynamics and emergent semantics - M. Luc STEELS modulation: 6 ECTS (travaux personnels: 6) WE-DINF-13109Bioinformaticcs - M. Tom LENAERTS modulation: 6 ECTS (travaux personnels: 6) MATH-H-406Processus dynamiques - M. Pierre Louis KUNSCH et M. Philippe VINCKE modulation: 2 ECTS (théorie: 1, exercices: 1) INFO-F-422Statistical foundations of machine learning - M. Gianluca BONTEMPI modulation: 5 ECTS (théorie: 2, exercices: 2, travaux personnels: 1)
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SpécialitéMultimedia
jeudi 4 mars 2010
Formation
Cours spécifiques / Compulsory
INFO-H-500 Image Acquisition and Processing M. Olivier DEBEIR - 5 ECTS (th. : 24h, tp. : 12h)
INFO-H-502 Image SynthesisMme. Nadine WARZEE - 5 ECTS (th. : 24h, tp. : 24h)
IR-ETRO-11799 Image and Video TechnologyM. Peter SCHELKENS et M. Marnix GOOSSENS - 5 ECTS (th. : 30h, exercices : 30h)
IR-ETRO-7963 Digital Speech and Audio ProcessingM. Werner VERHELST - 6 ECTS (th. : 36h, exercices : 24h tp. : 24h)
INFO-H-501 Pattern Recognition and Image AnalysisM. Olivier DEBEIR - 5 ECTS (th. : 24h, tp. : 24h)
IR-ETRO-13072 Cryptography and Multimedia ForensicsMme. Ann DOOMS - 3 ECTS (th. : 18h, exercices : 24h)
jeudi 4 mars 2010
Formation
Cours optionnels / Elective courses
ELEC-H-408 Signals and systemsM. Francis GRENEZ - 5 ECTS (th. : 24h, exercices : 12h)
IR-ETRO-11800 Capita Selecta MultimediaM. Peter SCHELKENS - 3 ECTS (th. : 24h)
INFO-H-503 Animation and Virtual RealityM. Olivier DEBEIR - 3 ECTS (th. : 12h, tp. : 24h)
IR-ELEC-7257 Voice, Image Coding, Media and SystemsM. Leo VAN BIESEN - 6 ECTS (th. : 42h, exercices : 18h)
IR-ETRO-12895 Digital Video BroadcastingM. Peter SCHELKENS - 3 ECTS (th. : 26h)
WE-DINF-2709 Graphic SystemsM. Theo D'HONDT - 6 ECTS (th. : 26h, exercices : 26h)
jeudi 4 mars 2010
Débouchés professionnels
Analyse d’image 2D & 3D
Synthèse d’image& réalité virtuelle
Biomédical Industrie Archéologie Jeu vidéo
jeudi 4 mars 2010
Biomédical
• Analyse d’image microscopique
• Geste médico-chirugical assisté par ordinateur
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Applications industrielles
• Analyse de trafic
• Numérisation 3D
• Télé-détection
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Jeu vidéo
• Synthèse d’image
• Réalité virtuelle
• Interfaces homme-machine
• Biométrie
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Archéologie
• Numérisation de site et traitement des maillages
• Visite virtuelle
• Reconstruction de poterie
jeudi 4 mars 2010
Débouchés professionnels
• production multi-média
• 72dpi
• jeux vidéo
• Softkinetic
• industrie
• Macqe
• recherche
• analyse d’image
• imagerie biomédical
• synthèse d’image
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SpécialitéOptimization and
algorithms
jeudi 4 mars 2010
Objectifs• Maîtrise des outils mathématiques pour la
modélisation et la résolution de problèmes de décision et d'optimisation
• Formation selon trois axes:–Optimisation Combinatoire–Algorithmique–Théorie de la décision
jeudi 4 mars 2010
Exemples d'applications
• Assignation optimale de fréquences dans les réseaux de senseurs
jeudi 4 mars 2010
Exemples d'applications
• Recherche de plus courts chemins
• Problèmes de tarification dans les réseaux routiers
jeudi 4 mars 2010
Exemples d'applications
• Compression et transmission efficace des données
jeudi 4 mars 2010
Optimisation Combinatoire
• Collections finies d'objets / quantités
• Fonction objectif à optimiser
• Problèmes souvent difficiles → Théorie de la complexité
jeudi 4 mars 2010
Algorithmique• Méthodes efficaces
de calcul• Structures de
données : arbre de recherche, hashing
• Algorithmique géométrique
jeudi 4 mars 2010
Théorie de la décision
• Optimisation multi-critères
• Modélisation des préférences
jeudi 4 mars 2010
Recherche
• 6 académiques, 3 équipes de recherche:– Graphes et optimisation– Algorithmique– Mathématiques de la gestion plusieurs dizaines de chercheurs
• Recherche reconnue au niveau mondial, nombreux contacts internationaux
jeudi 4 mars 2010
SpécialitéSoftware and critical
systems design
jeudi 4 mars 2010
Motivation
• Aujourd’hui le développement logiciel ne peut plus se passer d’une phase d’analyse et de modélisation
• Exemples: UML, automates,...
jeudi 4 mars 2010
ModélisationRéalité
Système physique, processus business, etc...
jeudi 4 mars 2010
ModélisationRéalité
Système physique, processus business, etc...
jeudi 4 mars 2010
ModélisationRéalité
Système physique, processus business, etc...
Modèle
jeudi 4 mars 2010
ModélisationRéalité
Système physique, processus business, etc...
Modèle
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ModélisationRéalité
Système physique, processus business, etc...
Modèle
Logicieljeudi 4 mars 2010
ModélisationRéalité
Système physique, processus business, etc...
Modèle
Logiciel
Analyse du modèle
jeudi 4 mars 2010
Modélisation• Cette manière de procéder permet
d’introduire une phase d’analyse du modèle pour évaluer la qualité du produit fini
• Evaluation qualitative: réponse aux besoins, protection des données, etc
• Evaluation quantitative: performances, etc
• Il est plus facile de raisonner sur le modèle que sur du code
• Cela améliore la qualité du produit fini
jeudi 4 mars 2010
Systèmes critiques• C’est particulièrement vrai pour les
systèmes critiques, dont aucune défaillance n’est tolérée
• Pilotes automatiques, ABS, contrôle de centrales nucléaires
• Pour ces systèmes, la phase d’analyse est essentielle, car elle permet de prouver que le système est sûr et sécurisé
jeudi 4 mars 2010
But de la formation• Former les étudiants:
• aux techniques avancées de software engineering «classique»
• aux techniques avancées d’analyse qui sont nécessaires pour les systèmes critiques
• Les rendre opérationnels dans ces domaines
• Ouvrir au monde de la recherche
jeudi 4 mars 2010
Axes principaux
• Génie logiciel «classique»
• Sécurité: méthodes, entre autre cryptographiques, permettant d'assurer la confidentialité, l'intégrité, la disponibilité et l'identification des données et des entités actives dans un système informatique
jeudi 4 mars 2010
Axes principaux• Temps réel: méthodes permettant de
s’assurer qu’un système respecte ses échéances temporelles
• Exemple de propriété: le système fournit toujours une réponse endéans les 5 ms
• Vérification: méthodes permettant de modéliser un système et de prouver qu’il est correct (≠test)
• Exemple de propriété: Le système ne se met jamais dans un état «dangereux»
jeudi 4 mars 2010
Organisation• Cours spécifiques:
• Software architectures (VUB)
• OS II (temps réel - théorie + projet)
• Embedded Systems (mise en pratique)
• Formal verification (théorie + projet)
• Capita selecta of software engineering (recherche)
• Critical systems: scientific litterature (recherche)
jeudi 4 mars 2010
Organisation
• Plusieurs cours optionnels dont:
• Protocols, cryptanalysis and mathematical cryptology
• Programming Language Engineering (VUB)
• Aspect Oriented Software Development (VUB)
• ...
jeudi 4 mars 2010
Exemple de réalisation pratique
• Dans le cadre du cours Embedded Systems
• Conception d’un système embarqué réaliste à partir de modèles
• Utilisation d’outils industriels ou académiques d’analyse (SCADE, etc)
• Réalisation d’un prototype (Lego mindstorms, PIC, etc)
jeudi 4 mars 2010
Exemple de réalisation pratique
Quelques projets en 2008-2009
jeudi 4 mars 2010
Recherche
• Les enseignants de la spécialité dirigent des équipes de recherche très actives
• En 2009, pour les équipes Vérif, Sécu et Temps-réel (Sciences):
• 7 académiques, 12 thésards, 10 Post-docs
• 51 publications dans des conférences et revues internationales
• Contacts internationaux très développés
• Les étudiants motivés pour faire un mémoire et/ou une thèse dans ce cadre sont toujours les bienvenus !
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SpécialitéWeb and information
systems
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