Prolog - Maîtriser la Programmation Logique

Ce cours sur le langage Prolog et la programmation fonctionnelle et logique couvre les fondamentaux et applications pratiques de Prolog pour maîtriser ce paradigme de programmation unique. Le support de formation PDF de 49 pages, disponible en téléchargement gratuit, aborde la structure des programmes Prolog, l'interrogation de bases de données relationnelles, la formalisation de systèmes experts et les techniques de résolution de problèmes. Il explore d'abord les spécificités de la programmation logique en la comparant aux autres paradigmes (impératif, objet), puis détaille la constitution d'un programme Prolog avec ses faits, règles et conventions syntaxiques (notamment SWI-Prolog). Les utilisations avancées incluent la gestion de bases de connaissances, les calculs récursifs, la représentation de systèmes numériques et l'implémentation de règles de décision pour des systèmes experts. Le cours explique également des concepts clés comme l'unification, les substitutions et la recherche de preuves, essentiels pour exécuter des requêtes interactives. Enfin, il propose des méthodes pour optimiser les solutions, notamment via les appels récursifs terminaux et les approximations. Ce PDF constitue une ressource complète pour apprendre à concevoir et implémenter des solutions logiques efficaces en Prolog.

Contenus explorés en détail

Ce cours approfondit le langage Prolog, un paradigme de programmation logique unique. Vous découvrirez les bases de la programmation déclarative, la structure des programmes Prolog (faits, règles, requêtes), ainsi que des concepts avancés comme l'unification et la récursivité. Le cours couvre également des applications pratiques telles que la gestion de bases de données relationnelles, la création de systèmes experts et la résolution de problèmes complexes via des algorithmes logiques.

• Maîtriser les principes fondamentaux de la programmation logique et la syntaxe Prolog.
• Appliquer Prolog pour modéliser des problèmes réels, comme des systèmes experts ou des analyses de données.

Public concerné par ce PDF

Ce cours s'adresse aux étudiants en informatique, développeurs curieux des paradigmes alternatifs, et professionnels travaillant dans l'IA ou la logique formelle. Les débutants en programmation logique y trouveront une introduction structurée, tandis que les experts pourront approfondir des techniques comme l'unification ou la récursivité terminale. Idéal pour les ingénieurs en intelligence artificielle ou les chercheurs en sciences cognitives.

Exemples pratiques et applications réelles

Prolog est utilisé pour concevoir des chatbots intelligents (ex : moteurs de dialogue basés sur des règles), analyser des généalogies complexes, ou optimiser des emplois du temps (ex : horaires de trains). Un cas concret : un système expert en médecine diagnostiquant des maladies à partir de symptômes encodés sous forme de règles logiques. Autre exemple : la résolution de puzzles comme Sudoku via des contraintes logiques.

Secteurs d'application professionnelle

• Intelligence Artificielle : Prolog est utilisé pour des systèmes experts, comme ceux évaluant des risques bancaires. Exemple : détection de fraudes via des règles logiques.
• Bio-informatique : Modélisation de séquences ADN ou interactions protéiques. Exemple : prédiction de structures moléculaires.
• Éducation : Création de tuteurs intelligents pour l'apprentissage des mathématiques. Exemple : solveur d'équations pas-à-pas.

Nouveauté 2025 : L'intégration de Prolog avec des LLM (comme GPT) pour hybrider raisonnement symbolique et apprentissage automatique.

Guide des termes importants

• Unification : Mécanisme central de Prolog qui tente de rendre deux termes identiques via des substitutions de variables.
• Récursivité terminale : Optimisation des appels récursifs pour éviter les débordements de pile.
• Base de connaissances : Ensemble de faits et règles stockés dans un programme Prolog.
• Système expert : Logiciel simulant l'expertise humaine via des règles logiques.
• Prédicat : Relation ou fonction en Prolog (ex : pere(X, Y)).
• Backtracking : Retour arrière automatique pour explorer d'autres solutions.
• Contraintes logiques : Restrictions définies pour résoudre des problèmes combinatoires.
• SWI-Prolog : Implémentation populaire et open-source de Prolog.
• Pattern Matching : Comparaison de structures de données avec des motifs.
• Arbre de preuve : Représentation visuelle des étapes de résolution d'une requête.

Réponses aux questions fréquentes

Quelle est la différence entre Prolog et Python ?
Prolog est un langage déclaratif basé sur la logique, tandis que Python est impératif. Prolog excelle pour les problèmes de raisonnement symbolique (ex : puzzles), Python pour le développement généraliste.

Prolog est-il encore utilisé en 2024 ?
Oui, notamment en IA symbolique, recherche académique et niches comme la bio-informatique. Son usage se renouvelle avec l'intérêt croissant pour l'IA explicable.

Comment déboguer un programme Prolog ?
Utilisez le tracer intégré (trace/0) pour suivre l'exécution pas-à-pas, ou des outils comme gtrace dans SWI-Prolog pour visualiser l'arbre de preuve.

Prolog peut-il manipuler des données JSON ?
Oui, via des bibliothèques comme library(http/json) dans SWI-Prolog, permettant de parser et générer du JSON pour des APIs modernes.

Quelles alternatives à Prolog existent ?
Mercury (Prolog optimisé), Datalog (pour les bases de données), ou des extensions logiques dans d'autres langages (ex : miniKanren en Python).

Exercices appliqués et études de cas

Projet 1 : Système de recommandation de films
1. Encodez une base de faits (ex : genre(film1, action).).
2. Créez des règles pour filtrer par préférences (recommander(Film) :- genre(Film, G), utilisateur_aime(G).).
3. Ajoutez des contraintes (durée, acteurs).

Projet 2 : Solveur de Sudoku
1. Modélisez la grille comme des variables (L1C1, L1C2...).
2. Définissez les contraintes : chiffres uniques par ligne/colonne/région.
3. Utilisez clpfd pour résoudre automatiquement.

Étude de cas : Diagnostic médical
1. Base de connaissances avec symptômes/maladies (symptome(fievre, grippe).).
2. Règles de diagnostic pondérées (diagnostic(M) :- symptome(S, M), seuil(S, T).).
3. Interface simple en Prolog ou via une API REST.