Les algorithmes sont un ensemble de procédures indispensables au domaine informatique notamment dans le Machine Learning ou la data science. Bien que l’origine de l’algorithme remonte au VIIIème siècle, son utilisation est aujourd’hui utilisée dans la compréhension et le bon fonctionnement des programmes informatiques. Dans cet article, nous allons tenter d’expliquer la notion d’algorithme dans le domaine informatique, son utilisation et les principaux algorithmes de machine learning.
Algorithme : définition
Par définition, un algorithme est une théorie et une séquence de règles mis en place afin de résoudre un problème ou arriver à un résultat précis. Cette doctrine, utilisée depuis plusieurs millénaires par les humains permettrait de solutionner certaines problématiques selon un déroulement logique et rationnel. Sans qu’on le sache, la pensée algorithmique contrôle même notre vie de tous les jours. Que ce soit pour suivre une recette, monter un meuble ou faire une valise, notre quotidien est dirigé par des algorithmes.
Dans le secteur informatique, un algorithme est de manière générale utilisé dans les lignes de communication ou dans le chiffrement des données. Il est souvent utilisé dans la big data afin de protéger les informations des tentatives d’intrusion sur le système de stockage.
Par ailleurs, les algorithmes permettent d’indiquer à l’ordinateur la ligne de conduite à prendre afin d’effectuer une tâche. A titre d’exemple, un programme informatique est un algorithme signalant à l’ordinateur les différentes étapes à faire pour arriver au résultat escompté.
Algorithme : histoire et origine
Le terme algorithme a été pour la première fois inventé par le mathématicien perse Al Khawarizmi, vers l’an 820. D’ailleurs, le terme arabe est un dérivé du même nom que son fondateur. Ce concept a été mis en place afin de résoudre tout type de problème. Son efficacité est mesurée par la durée de calcul, la consommation de mémoire vive, la précision des résultats ainsi que la scalabilité. L’informaticien et mathématicien américain Donald Knuth a souligné que : « chaque étape d’un algorithme doit être définie précisément, les actions à transposer doivent être spécifiées rigoureusement et sans ambiguïté pour chaque cas ».
Comment utilise-t-on les algorithmes en informatique ?
Concrètement, l’utilisation des algorithmes est omniprésente dans le domaine informatique. L’ensemble du parc informatique est régi par des algorithmes et une suite logique d’étapes pour aboutir à de tels résultats. Autrement dit, il s’agit de la colonne vertébrale de l’informatique puisque l’algorithme présente les instructions que l’ordinateur est chargé de suivre. D’ailleurs, les programmes informatiques sont des algorithmes écrits dans des langages de programmation. Depuis l’avènement des réseaux sociaux et le traitement des données, les algorithmes jouent un rôle capital dans l’optimisation des résultats dans les moteurs de recherche ainsi que dans les différentes plateformes sociales. Pour affiner les résultats et les recommandations, le moteur de recherche Google, les plateformes de streaming Netflix ou encore le réseau social TikTok reposent sur des algorithmes afin de vous suggérer des contenus en accord avec vos centres d’intérêts. En somme, l’ensemble des données récoltées permettent de suggérer un contenu plus ciblé à l’internaute.
Le machine learning et les algorithmes
Le Machine Learning est un ensemble de techniques de programmation informatique utilisant des probabilités statistiques afin de permettre à l’ordinateur d’exécuter certaines tâches et d’apprendre de manière autonome et sans avoir besoin d’un programme explicite. Il a été élaboré afin de permettre à l’équipement informatique d’agir et de réagir de manière autonome sans aucune intervention humaine et de s’ajuster en fonction des différents types de données.
Dérivé de l’intelligence artificielle, le machine learning fait partie intégrante de la data science et assure un apprentissage continu et une totale indépendance. Le mode opératoire du machine learning fonctionne de la même manière que les réseaux neuronaux d’un cerveau humain. Cela signifie qu’il est en mesure de collecter, d’analyser et de trier un nombre incalculable de données et ce en quelques secondes.
Les premières empreintes de machine learning remontent aux années 50 avec le projet « Perceptron » inventé par le psychologue américain Frank Rosenblatt. Ce prototype a été utilisé dans la reconnaissance d’images et a été le premier ordinateur à utiliser des réseaux neuronaux artificiels.
Les différents types de machine learning
Conçu pour résoudre une problématique, un algorithme fournit des détails pour l’exécution de cette problématique et ce peu importe son niveau de complexité.
Parmi les algorithmes les plus connus :
- L’arbre de décision : Celui-ci est appliqué dans les secteurs professionnels. Grâce à cet algorithme, l’ordinateur place l’arborescence de plusieurs résultats et suit l’ordre des événements jusqu’à la conclusion finale tout en calculant toutes les probabilités
- La Forêt aléatoire : Il s’agit d’un algorithme utilisé dans la modélisation prédictive de classification. Plus concrètement, la forêt aléatoire construit le modèle CART moyennant des échantillons aléatoires. Le processus est ensuite répété à plusieurs reprises jusqu’à aboutir à une prédiction finale
- L’Apache Spark est un Framework de traitement de la big data. Il contient un ensemble de modules intégrés pour le machine learning, SQL ainsi que l’analyse en continu. L’écosystème dispose également d’une bibliothèque de machine learning assurant la classification, la régression et le clustering
Avec l’essor de l’intelligence artificielle et du machine learning, l’algorithme a fait son entrée dans le monde informatique et devient le carburant du traitement des données. S’il permet, dans un premier temps d’organiser les résultats de recherche sur le web et sur les applications, il est surtout utilisé dans la gestion des structures économiques et sociales du monde moderne et représente la colonne vertébrale de la nouvelle révolution industrielle.
Au-delà de l’informatique, une pensée algorithmique est fondamentale dans la vie quotidienne de l’Homme moderne et permet d’établir une suite logique d’étapes dans la résolution de problèmes.