Name: Intelligence artificielle vulgarisée Le Machine Learning et le Deep Learning par la pratique
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Ce que nous allons découvrir et les prérequis

Dans ce chapitre, nous allons aborder le langage de programmation Python qui sera utilisé tout au long de cet ouvrage pour illustrer de façon pratique les différentes notions théoriques liées à l’intelligence artificielle.

Bien entendu, ce chapitre se veut être une revue rapide des fondamentaux du langage Python qui nous seront utiles pour mener à bien les cas pratiques, mais il ne couvre pas toutes les subtilités de ce langage. Si vous n’avez jamais programmé à l’aide de ce langage, ce chapitre peut donner les bases nécessaires à l’écriture de petits scripts, mais nous vous conseillons tout de même de vous documenter et de pratiquer avant de vous lancer dans le codage de projets liés à l’intelligence artificielle.

Durant notre lecture, nous découvrirons comment installer Python et l’environnement de développement, puis après avoir vu les notions essentielles, nous terminerons par un mini projet.

Prérequis nécessaires pour bien aborder ce chapitre : aucun.

Pourquoi Python ?

Il existe une multitude de langages de programmation et Python n’est pas forcément au-dessus des autres pour les applications dédiées à l’intelligence artificielle. C’est cependant ce langage que nous allons utiliser à travers les exemples que nous traiterons tout au long de cet ouvrage. Voyons pourquoi.

Python est un langage ayant une syntaxe simple et précise qui se trouve être en adéquation avec le thème que nous traitons à savoir la vulgarisation de l’intelligence artificielle. Des librairies spécialisées en intelligence artificielle existent ainsi qu’une suite d’outils permettant l’analyse et le traitement des données qui, nous le verrons, sont des phases importantes et non négligeables dans la réalisation d’un projet d’intelligence artificielle.

Savez-vous d’où vient le nom de Python ? Guido Van Rossum, créateur du langage en 1991, aimait tout particulièrement la série Monty Python’s flying circus d’où le nom de Python.

Installation de Python

L’installation et les différents cas pratiques que nous proposons à travers cet ouvrage sont réalisés dans un environnement Windows 64 bits. C’est donc tout naturellement que nous allons détailler l’installation de Python sur cet environnement. Si vous souhaitez utiliser Linux ou bien encore Mac, nous vous laissons le soin de consulter la documentation d’installation relative à votre environnement, disponible sur le site de Python : www.python.org.

Téléchargement et installation de Python

Pour télécharger Python, il convient de se rendre à l’adresse suivante www.python.org et de télécharger la version 3.7.2 pour Windows 64 bits.

Téléchargement de Python

L’ensemble des exemples et cas pratiques présentés dans cet ouvrage est réalisé à l’aide de la version 3.7.2 de Python. L’ouvrage ayant une période d’édition plus longue que celle des mises à jour du langage de programmation, nous vous invitons à utiliser exclusivement la version 3.7.2 pour vous assurer un bon fonctionnement du code qui sera présenté.

Une fois le téléchargement réalisé, exécuter le programme d’installation et suivre les différentes étapes :

Insérez le chemin de Python au PATH...

Une rapide découverte du langage Python

L’objectif de cet ouvrage n’étant pas de fournir une description approfondie du langage Python, nous allons simplement exposer les principes de base du langage afin que les cas pratiques et exemples vus plus loin soient compréhensibles.

Si vous souhaitez approfondir vos connaissances, nous vous invitons à consulter les ouvrages Python 3 De l’algorithmique à la maîtrise du langage publiés aux Éditions ENI et de pratiquer le plus possible, car comme le dit l’adage : "c’est en développant que l’on devient développeur".

1. Python, un langage interprété

Python est un langage interprété, c’est-à-dire qu’il a besoin d’un interpréteur pour être exécuté sur la machine, contrairement aux langages compilés traduits en code binaire par le compilateur et pouvant être directement utilisés et compris par la machine. L’avantage des langages interprétés étant la possibilité d’exécuter et de tester une partie du code avec pour inconvénient des performances moindres par rapport aux langages compilés.

Pour lancer l’interpréteur de Python, il suffit de saisir la commande python dans l’invite de commandes de Windows.

Python 3.7.2 (tags/v3.7.2:9a3ffc0492, Dec 23 2018, 23:09:28) [MSC 
v.1916 64 bit (AMD64)] on win32 
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more 
information. 
>>>

Nous sommes à présent prêts à réaliser les différents exemples décrits ci-dessous et permettant de découvrir le langage Python.

2. Les opérations de base

a. Affectation et affichage d’une variable

Les variables sont fort utiles pour stocker en mémoire des données qui pourraient être utilisées par la suite dans différentes parties du script correspondant au programme ou dans des fonctions permettant de réaliser divers traitements.

Créez une variable nommée maVariable à laquelle vous affectez la valeur 1234, puis réalisez son affichage à l’aide de la fonction print.

>>> maVariable = 1234 
>>> print(maVariable) ...

Installation de PyCharm

PyCharm est un outil de développement, parmi tant d’autres, dédié au langage Python. Également appelé IDE (Integrated Developpement Environnement) ou environnement de développement intégré, PyCharm offre une multitude de fonctionnalités telles que la proposition automatique de code (l’auto-complétion) ou bien encore le débogage, fort utile aux développeurs.

Pour installer PyCharm, il suffit de le télécharger à l’adresse https://www.jetbrains.com/pycharm/features/ et de suivre les différentes étapes d’installation.

Vous constaterez que dans le domaine de l’intelligence artificielle, mais aussi dans l’utilisation du langage Python en général, il est souvent fait référence à loutil Jupyter Notebook. Nous avons fait le choix de vous présenter PyCharm car celui-ci propose des outils plus avancés en termes de développement (Débogueur...), qui vous seront sans doute utiles dans vos futurs projets d’intelligence artificielle.

Étape 1: indication du répertoire d’installation

Choix du répertoire d’installation de PyCharm

Étape 2 : choix des différentes options

Dans notre cas, nous allons choisir de faire en sorte que PyCharm soit l’outil permettant d’éditer les fichiers ayant...

Votre premier script en Python

Le projet que nous vous proposons de réaliser consiste en l’écriture d’un script Python permettant à un robot aspirateur de calculer la surface d’une pièce et d’estimer ainsi son temps de nettoyage.

Imaginons la pièce à nettoyer comportant un meuble sous lequel le robot ne peut pas passer et ayant les caractéristiques suivantes :

Schéma de la pièce

Vue 3D de la pièce

Une des façons possibles pour calculer la surface à nettoyer par le robot consiste à découper notre surface totale en zones exploitables par celui-ci :

ZONE	LONGUEUR (cm)	LARGEUR (cm)
Zone 1	500	150
Zone 2	480	101
Zone 3	309	480
Zone 4	90	220

Une fois ce découpage réalisé, il devient facile de calculer la surface totale à nettoyer en procédant à l’addition des surfaces de chaque zone. Ces surfaces étant calculées en multipliant les longueurs et largeurs de chaque zone.

Zones exploitables par le robot aspirateur

Maintenant que nous avons défini la façon de procéder, passons à présent au codage du script.

1. Création du projet

La première étape consiste à créer un nouveau projet Python à l’aide de l’IDE PyCharm.

Lors de la création de ce projet, un environnement virtuel est créé. Cela permet d’isoler chaque projet et ses dépendances à des modules complémentaires.

Création d’un nouveau projet avec PyCharm

Création du projet et de l’environnement virtuel

2. Création du fichier de script principal

Pour pouvoir écrire les lignes de code de notre programme, nous avons besoin d’un script sous forme d’un fichier portant l’extension .py.

Pour ce faire, dans le menu File de PyCharm, cliquez sur l’option New puis choisissez Python File.

Nous nommerons ensuite ce fichier mainFile (fichier principal), celui-ci étant le fichier cœur de notre application. Bien entendu, libre à vous de nommer le fichier comme bon vous semble.

Création du script Python

Le fichier mainFile.py

3. Nos premières lignes de code

En sélectionnant le fichier mainFile.py situé dans la partie gauche de l’éditeur PyCharm, nous avons alors dans la partie droite...

Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons abordé rapidement l’utilisation du langage Python et avons appliqué les diverses notions découvertes à travers un premier cas pratique.

Cependant, nous sommes loin d’avoir découvert l’exhaustivité des possibilités de ce langage qui nous servira tout au long de cet ouvrage. Nous aborderons de nouvelles notions au fil des chapitres à venir.

Dans le chapitre suivant, nous allons aborder une tout autre notion, qui peut déplaire à certains ou certaines d’entre vous, mais nécessaire à tout projet de Machine Learning : l’usage des statistiques qui vont nous permettre de comprendre les données que nous allons utiliser dans la phase d’apprentissage du Machine Learning !