Juin 2005
Notes par Jean-Paul Baquiast

Genetic Programming IV

Genetic Programming IV Routine Human-Competitive Machine Intelligence par John R. Koza Kluwer Academic Publishers, 2003

Dès nos premiers numéros, nous signalions l'importance de la programmation génétique. Notamment, en octobre 2000, nous présentions le réseau d'excellence européen Evonet. Ultérieurement, nous avons réalisé une interview de Pierre Collet, qui est, si sa modestie nous permet de le dire) l'un des principaux promoteurs de la programmation génétique dans l'université française.

Le domaine ne cesse de se développer, aux Etats-Unis d'abord mais dans de nombreux autres pays dont la France. Les progrès de la discipline dans notre pays font l'objet de présentations trimestrielles, les Journées Evolutionnaires Trimestrielles dont la 15e vient de se tenir à Paris 5 le 15 juin (voir http://www-lil.univ-littoral.fr/~fonlupt/JET15/).

Rappelons que la programmation génétique est une méthode de programmation qui se révèle d'un riche avenir. Son ambition est de réaliser des systèmes informatiques capables d'évoluer sur le mode de la sélection naturelle à l'œuvre dans les organismes biologiques. Comme en ce qui concerne la vie, rien ne permet de lui assigner des limites a priori. De nombreux laboratoires et un nombre croissant d'entreprises commencent à utiliser la programmation génétique pour produire des systèmes dont les performances sont identiques sinon meilleures que celles de systèmes traditionnels, à des coûts infiniment moindres.

On considère généralement que la programmation génétique a été inventée par le chercheur et homme d'affaires américain John R. Koza à partir des années 1990. John R. Koza, docteur en informatique à l'université de Michigan en 1972, enseigne la programmation génétique à l'université de Standford depuis 1988. Parallèlement, il est professeur consultant en informatique biomédicale au sein du département de médecine de cette même université, ainsi que consultant en ingénierie électrique.

Dans le même temps, il a créé une entreprise, Genetic Programming Inc, qui dispose dorénavant de moyens importants. Il y développe notamment la programmation génétique sur un cluster de 1000 ordinateurs en parallèle.

Il a publié sur la programmation génétique 4 ouvrages considérés comme fondateurs: en 1992 Genetic Programming: On the Programming of Computers by Means of Natural Selection, en 1994 Genetic Programming II: Automatic Discovery of Reusable Programs, en 1999 Genetic Programming III: Darwinian Invention and Problem Solving, et finalement en 2003 Genetic Programming IV: Routine Human-Competitive Machine Intelligence.

Comment fonctionne la programmation génétique ? Il s'agit de processus évolutifs initialisés à partir d'ensembles de programmes générés au hasard. Ces populations sont soumises à une évolution progressive s'exerçant à travers des séries de générations. Le processus évolutionnaire utilise les principes naturels de la sélection darwinienne (survivance du plus adapte), incluant la combinaison ou recombinaison sexuelle, les mutations ou destructions de gênes, etc.

Les ambitions de la programmation génétique n'ont cessé de s'accroître depuis les origines. Aujourd'hui, elle ne se limite pas à proposer des démonstrateurs. Elle vise à produire des résultats opérationnels, compétitifs au plan économique avec les produits du travail humain traditionnel. Les critères retenus aujourd'hui pour justifier d'entreprendre une nouvelle recherche sont très ambitieux. Il faut que le produit visé puisse démontrer sa supériorité sur les produits résultant des méthodes traditionnelles. Ceci peut être fait de différentes façons, notamment en permettant d'obtenir un résultat équivalent à celui d'une invention brevetée dans le passé ou qui pourrait est brevetable aujourd'hui.

Genetic Programming IV n'est pas un livre destiné au grand public. Il s'agit d'un ouvrage collectif qui s'adresse essentiellement aux informaticiens et aux ingénieurs. Il décrit 15 domaines dans lesquels la programmation génétique a permis de réaliser des entités reproduisant les fonctionnalités d'inventions préalablement brevetées dans le courant du 20e siècle ou susceptibles de l' être aujourd'hui. Il en présente plusieurs exemples :
- synthèse automatique de circuits électriques analogiques ;
- synthèse automatique de contrôleurs ;
- synthèse automatique de processus métaboliques (un réseau de réactions chimiques) ;
- synthèse automatique d'antennes ;
- synthèse automatique de réseaux génétiques biologiques ;
- résolution de problèmes intéressant la biologie et moléculaire ;
- résolution de nombreux autres problèmes impliquant les automates cellulaires, les systèmes multi-agents, les algorithmes mathématiques et d'autres domaines du design.

Dans ces diverses perspectives, la programmation génétique apparaît comme une véritable machine capable d'invention automatique, pouvant se montrer plus puissante que l'invention humaine, surtout lorsque celle-ci est inhibée par des préjugés relatifs aux limites de l'esprit humain s'exerçant dans des voies déjà explorées depuis longtemps.

Les scientifiques et ingénieurs pratiquant l'anglais n'ont pas de difficultés pour découvrir les véritables perspectives révolutionnaires de la programmation génétique. Il serait intéressant par contre qu'un ouvrage plus général, destiné à un public non informaticien, en présente les arcanes en français, afin d'attirer l'attention des créateurs et des utilisateurs qui ignorent encore cette discipline.

Pour en savoir plus
Le portail de la programmation génétique : http://www.genetic-programming.org/
Le site du livre http://www.genetic-programming.org/gpbook4toc.html
Les conférences EA'05 (7th Intl. Conf on Artificial Evolution).
Lille, 26 - 28 Octobre 2005 http://www.lifl.fr/~ea2005/ et Euro-GP'06
Budapest, 10 - 12 Avril 2006 http://evonet.lri.fr//eurogp2006/

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