Prolog - Maîtriser la programmation logique

Objectifs d'apprentissage

• Maîtriser les concepts fondamentaux de la programmation logique et comprendre en quoi Prolog se distingue des autres paradigmes de programmation.
• Apprendre à structurer un programme Prolog avec des faits, des règles et des requêtes, en respectant les conventions de SWI-Prolog.
• Savoir interroger des bases de données relationnelles et formaliser des systèmes experts en utilisant Prolog.
• Comprendre les mécanismes d'unification et de recherche de solutions pour résoudre des problèmes logiques.
• Développer des compétences en résolution de problèmes récursifs et en représentation de systèmes numériques spécialisés.

Public cible

Ce cours s'adresse aux étudiants en informatique, aux développeurs souhaitant explorer la programmation logique, ainsi qu'aux professionnels intéressés par l'intelligence artificielle et les systèmes experts. Une connaissance de base en algorithmique et en programmation est recommandée pour tirer pleinement profit de cette formation.

Contenu détaillé

I. La programmation logique

La programmation logique, incarnée par Prolog, repose sur l'évaluation de prédicats logiques plutôt que sur l'exécution séquentielle d'instructions. Contrairement aux langages impératifs ou orientés objet, Prolog utilise un système de règles et de faits pour déduire des solutions.

I.1. Un mode de programmation à part

Prolog se distingue radicalement des langages comme Java ou Python. Alors que ces derniers suivent un flux de contrôle explicite, Prolog repose sur la résolution de clauses logiques via un moteur d'inférence.

I.2. Constitution d'un programme PROLOG

Un programme Prolog se compose de trois éléments clés : les faits (données statiques), les règles (relations logiques entre faits), et les requêtes (questions posées au système). La syntaxe SWI-Prolog impose des conventions spécifiques comme le point final pour terminer les clauses.

II. Utilisations de PROLOG

Prolog excelle dans plusieurs domaines spécialisés grâce à son approche déclarative et son moteur d'unification intégré.

II.1. Interrogation de bases de données relationnelles

Prolog peut modéliser des bases de données sous forme de prédicats et effectuer des requêtes complexes avec une simple syntaxe logique, sans nécessiter de langage SQL.

II.2. Formalisation de systèmes experts

En intelligence artificielle, Prolog permet de construire des systèmes experts en codant des connaissances sous forme de règles "Si-Alors" et en utilisant le chaînage avant/arrière pour les inférences.

II.3. Calculs et récursion

Grâce à son support natif de la récursion terminale, Prolog peut résoudre efficacement des problèmes mathématiques comme le calcul factoriel ou la génération de suites.

III. La recherche de solution

Le cœur de Prolog réside dans son algorithme d'unification et son mécanisme de retour sur trace (backtracking) pour explorer systématiquement l'espace des solutions.

III.1. L'unification

L'unification est le processus qui permet à Prolog de faire correspondre des termes logiques en trouvant des substitutions variables compatibles. C'est le fondement de toute exécution en Prolog.

III.2. Exécution d'un programme

L'interpréteur Prolog fonctionne en mode conversationnel : l'utilisateur pose des requêtes, et le système tente de les prouver en parcourant la base de connaissances selon une stratégie profondeur-d'abord.

IV. Applications avancées

Prolog est particulièrement adapté pour le traitement du langage naturel, la vérification formelle de circuits électroniques, ou encore la planification automatique. Son paradigme déclaratif permet une expression concise de problèmes complexes qui seraient fastidieux dans d'autres langages.

Méthodologie pédagogique

Le cours alterne entre apports théoriques et travaux pratiques sur SWI-Prolog. Les étudiants travailleront sur des cas concrets comme la construction d'un moteur de recommandation ou d'un analyseur syntaxique simple. Des exercices progressifs permettront de consolider chaque concept abordé.