Algorithme
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| Aspects théoriques de la pensée computationnelle | |
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| ⚒ 2022/10/12 | |
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| Catégorie: Aspects théoriques de la pensée computationnelle | |
Introduction
Cet article propose un survol du concept d'algorithme qui intègre plusieurs perspectives. La définition classique tirées des sciences informatiques nécessite d'être augmentée par des considérations issues des sciences sociales. Les algorithmes jouent en effet un rôle de plus en plus prépondérant dans différents aspects de la vie quotidienne, dans la technologie éducative, ainsi que dans la construction, la sélection, l'évaluation et le partage du savoir scientifique. De ce fait, l'article se propose d'abord de définir qu'est-ce qu'un algorithme en fonction de trois perspectives différentes, quoi que complémentaire: une définition technique/informatique, une définition issue du domaine de l'interaction personne-machine, et enfin une définition avec un ancrage sociale. Dans la deuxième partie de l'article, différentes typologies d'algorithmes seront abordés: la transformation de l'information, les systèmes experts, les algorithmes intelligents ou auto-génératif, et enfin les algorithmes hybrides.
Qu'est-ce qu'un algorithme
Définition technique/informatique
Dans cette perspective, un algorithme est définit comme une suite d'opérations formalisées qui transforment un input ou une série d'input bien définis, dans un output ou séries d'output bien définis. Les caractéristiques suivantes sont souvent associées à un algorithme à complément de cette définition :
- Finitude : l'algorithme doit aboutir à une solution, c'est-à-dire à un stade de sortie qui considère la suite d'opérations terminée
- Réplicabilité : à parité d'inputs d'entrées et de conditions d'opération, l'algorithme doit aboutir à chaque fois aux mêmes outputs
- Précision : la suite d'opérations doit être formalisée de manière non-ambiguë
- Efficience : la suite d'opérations doit être exécutée dans un temps jugé adéquat en fonction de la complexité et des alternatives possibles
On perçoit dans cette conception d'un algorithme les aspects liés au traitement automatique de l'information qui était l'une des forces de propulsion de l'informatique. Le mot computer en anglais, d'ailleurs, se référait au départ à des personnes qui effectuaient des calcules à la main, en utilisant des techniques pour minimiser les erreurs (e.g. réporter les résultats intermédiaire sur une autre feuille). L'héritage numérique (dans le sens des calcules sur des unités numériques) des algorithmes a donc fait ainsi que la perspective soit au départ principalement mathématique et liée à des enjeux d’ingénierie: comment peut-on automatiser efficacement la solution de problèmes ?
La naissance de l'ordinateur - grâce notamment aux travaux de Alan Turing et Alonso Church, formalisés ensuite dans l'architecture des ordinateurs nommée d'après John Von Neumann - applique d'ailleurs la notion d'algorithme de manière récursive à la machine elle-même. En effet, un ordinateur en tant que machine universelle émerge de la possibilité d'exécuter un nombre potentiellement infini d'algorithmes sur la base d'un nombre fini d'opérations symboliques.
La notion technique d'algorithme est néanmoins limitée si on prend en compte l'utilisation qui est faite plus en général des dispositifs informatiques. Par exemple, le concept de finitude devient problématique si on prend en compte un jeu ou un réseau social dont la finalité est celle de continuer à l'utiliser. On peut bien entendu séparer l'exécution de l'algorithme spécifique (e.g. l'opération en elle-même) de l'utilisation répétée du même algorithme faite par l'utilisateur, mais cette distinction ne serait que formelle. Au même titre, la réplicabilité des algorithmes est également mise en question lorsqu'on prend en considération les algorithmes qui sont basés sur des éléments aléatoires, ou qui s'adaptent de manière progressive (voir le type d'algorithmes plus bas). De ce fait, la perspective suivante prend en compte plus largement l'interaction personne-machine.
Définition issue de l'interaction personne-machine
Le passage de la résolution d'un problème à l'accomplissement d'une tâche génère une définition plus flexible d'un algorithme. En effet, dans la perspective technique/informatique, l'accent est plutôt mis sur la suite d'opérations à effectuer, tandis que les inputs et les outputs sont perçus de quelque manière déterministe. Au contraire, dans l'interaction personne-machine, la notion de input et output est fondamentale : d'une part, nous possédons aujourd'hui différentes manières pour encoder de l'information ou donner des commandes à un ordinateur (e.g. voix, gestes, ...), de l'autre, les output des ordinateurs sont de plus en plus complexes (sons, objets 3D, véhicule à guide autonome, ...).
Un algorithme dans la perspective de l'interaction personne-machine prend donc en compte l'ensemble des échanges entre la personne et la machine selon le principe de l'action raisonnée : qu'est-ce qu'on veut obtenir en exploitant les algorithmes sous-jacent le dispositif que nous sommes en train d'utiliser ? On retrouve à ce stade donc des considérations plus larges relatives par exemples à l'acceptabilité des algorithmes que nous utilisons, la manière dont nous les déclenchons et les réponses que nous obtenons depuis les opérations effectués. Schneiderman (2003) résume bien cette perspective de la manière suivante « L'ancienne informatique concerne ce que les ordinateurs peuvent faire, la nouvelle informatique concerne ce que les gens peuvent faire. » (traduction libre). En d'autres termes, les inputs et les outputs passent du rang d'information statique à traiter à éléments constitutifs de l'algorithme lui-même.
Par conséquent, l'accent n'est plus simplement mis sur la qualité des algorithmes en termes de capacité à exécuter des opérations, mais plus en général sur la capacité des dispositifs informatique à soutenir l'activité des personnes de manière satisfaisante. De ce fait, la manière spécifique dont les algorithmes sont implémentées de manière sous-jacente n'est pas déterminante du moment où elle ne modifie pas des caractéristiques qui peuvent affecter la satisfaction de la personne (e.g. un algorithme qui prend plus de temps par rapport à un autre pour effectuer la même opération). En même temps, cette perspective ne peut pas être détachée de la perspective technique/informatique, car ce que la machine peut ou ne peut pas faire est déterminé en large partie par les algorithmes au sens plus strict.
De plus, l'interaction personne-machine est désormais de plus en plus distribuée, avec des personnes qui n’interagissent pas simplement avec une application, mais avec d'autres personnes à travers des applications. La prochaine perspective tient donc en compte cet horizon plus étendu.