mathématiques

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Tous les élèves de Terminale Générale étudient l'intelligence artificielle en enseignement scientifique. Dans cette perspective d'ouverture culturelle et scientifique, Marc Raynaud, qui a mis au point deux machines de Turing, est intervenu auprès d'eux. Il a donné une conférence qui relatait une brève histoire de l'informatique et traitait notamment des apports des mathématiciens Ada Lovelace, Gottfried Leibniz et Alan Turing. Ont également été évoqués quelques problèmes tels que le coût écologique causé par l'utilisation croissante de l'intelligence artificielle ou encore les biais dans les données d'entrée.

Alan Turing a théorisé sur papier le concept de machine universelle, considérée comme un ancêtre de l'ordinateur. À partir de ses écrits, Marc Raynaud a construit, avec des LEGO, des cylindres en métal, des fils électriques, des engrenages…, une machine de Turing dont nous avons eu la chance d'assister en direct au fonctionnement !
Alan Turing avait imaginé un ruban infini constitué de cases blanches, de 0 et de 1, sur lequel une tête de lecture viendrait lire, écrire des instructions, se déplacer et changer d'état.

Le ruban infini est matérialisé par un disque dont la tête de lecture peut parcourir le bord une infinité de fois.
Les bits (0 et 1) et la case blanche sont matérialisés par des cylindres qui peuvent prendre trois positions différentes.
Le programme est matérialisé par une feuille contenant des colonnes avec les états, la lecture, l'écriture et le déplacement. Les élèves viennent perforer cette feuille, à différents endroits selon les instructions à effectuer.
Ainsi, après la conférence, les élèves ont travaillé pendant une heure sur des algorithmes qu'ils ont eu l'opportunité de programmer sur cette machine.
Cette intervention a été très appréciée par les élèves, admiratifs du travail accompli par Marc Raynaud et ils ont également été très investis dans la recherche des algorithmes, désireux que leur programme fonctionne et que la machine entre en action ! Tous les groupes sont parvenus à programmer au moins un algorithme.
Les élèves suivant la spécialité LLCE Anglais travailleront sur Alan Turing et ceux suivant la spécialité HGGSP l'ont déjà évoqué dans un chapitre portant sur les enjeux de la connaissance.

Des élèves perforent une feuille selon le programme qu'ils souhaitent exécuter.	Des élèves ont perforé une feuille afin que la machine exécute un programme et ils l'observent en action.

 

Quelques détails sur les algorithmes

Les élèves choisissent un algorithme. Ils doivent le comprendre, réfléchir aux instructions, compléter la fiche d'aide à l'écriture du programme, puis perforer la feuille de manière à communiquer l'instruction à la machine. Enfin, ils insèrent la feuille dans la machine de Turing et vérifient que leur programme fonctionne !

Quelques exemples d'algorithmes de difficulté très variable

Extrait du tableau d'aide pour réfléchir aux instructions (lecture, écriture, déplacement) avant de perforer la feuille à insérer dans la machine.

Ici, nous présentons l'exemple de l'algorithme 1 qui consiste à placer la tête sous le chiffre de droite de la séquence.


En réalité, jusqu'à 12 états sont possibles avec la machine expérimentale de Turing.

La feuille est ensuite perforée aux endroits où une instruction doit être réalisée puis elle est insérée dans la machine.

Photo issue du site web de Marc Raynaud Machine de Turing expérimentale

 

 

Eléments du programme d'enseignement scientifique de Terminale abordés

Savoirs

Savoir-faire

Jusqu'au début du XXe siècle, les machines traitant l'information  étaient limitées à une ou à quelques tâches prédéterminées (tisser  grâce à un ruban ou des cartes perforées, trier un jeu de cartes  perforées, séparer des cartes selon un critère, sommer des valeurs  indiquées sur ces cartes, etc). Turing a été le premier à proposer le concept de machine universelle qui a été matérialisé dix ans plus tard avec les premiers ordinateurs

Corriger un algorithme ou un programme bogué simple. Expliquer pourquoi certains usages de l'IA peuvent poser des problèmes éthiques.