Dans un jeu, l’IA mémorise de nombreuses parties et deviendra alors performante après analyse et organisation des données recueillies. Comment une IA peut-elle représenter des données pour devenir performante ?

Groupe TraAM mathématiques 2021-2022 de l’académie de Rennes

Niveau et durée : 2nde, 1h30

Matériel à prévoir :

  • Quelques dés à 6 faces
  • Calculatrices des élèves.

Objectif pédagogique :

  • Utilisation de la calculatrice pour générer des nombres aléatoires
  • Tester une inégalité

La situation-problème :

Humains contre robot

Les élèves regroupés en équipes de trois joueurs jouent à un jeu dont seuls les deux humains connaissent les règles. L’élève qui joue le rôle de l’humain N°1 génère avec sa calculatrice deux nombres entiers aléatoires comme indiqué sur sa carte de jeu. L’élève qui joue le rôle de l’humain N°2 teste l’inégalité mentionnée sur la carte de jeu et l’élève qui joue le rôle du robot doit deviner si la réponse est OK ou KO. Dans un premier temps, le robot répond au hasard mais inscrit les valeurs des entiers aléatoires et la réponse dans un tableau pour mémoriser. Le robot va-t-il réussir à gagner à ce jeu sans en connaître les règles ?

Consignes et la réalisation attendue :

La fiche élève
Fiche-Humain-Robot
Fiche-Humain-Robot
La fiche professeur
Humain_Robot_fiche_prof
Humain_Robot_fiche_prof

Partie A du jeu

Une carte du jeu de la partie A est distribuée à chaque équipe. Dans un premier temps, la mémorisation des résultats des parties consécutives va aider le robot à deviner le résultat des parties suivantes. Pour une carte du jeu, le nombre de couples (a,b) étant limité, le robot va vite mémoriser tous les cas possibles et il donnera alors forcément la réponse attendue. Pour une autre carte, la probabilité d’obtenir OK est faible et par conséquent après mémorisation de quelques parties, le robot peut parier sur KO pour obtenir de grandes chances de gagner.

Une première synthèse »

A l’issue de cette partie A, une synthèse par l’enseignant est proposée. Il interroge chaque groupe pour justement faire émerger les différentes stratégies des robots. Pour aider le robot à apprendre plus rapidement, une organisation des données mémorisées est suggérée. Chaque couple d’entiers (a,b) sera désormais représenté par un point de coordonnées (a,b) dans un repère. Deux couleurs distinctes seront utilisées suivant que la solution est OK ou KO.

Partie B : On rejoue avec une nouvelle carte et un nouveau mode de représentation »

La partie B de la séance commence avec pour chaque groupe de nouvelles cartes de jeu. Les élèves robots complètent leur graphique jusqu’à obtenir un régionnement du plan.

Une deuxième synthèse »

La séance se termine avec une synthèse de l’enseignant qui montre ainsi que ce changement de représentation aide le robot à apprendre plus vite.

Différenciation possible :

La carte de jeu qui nécessite l’utilisation de deux dés peut être proposée à un groupe d’élèves en difficultés.

Prolongement possible :

Pour chaque carte de la partie B, il est possible de déterminer mathématiquement la frontière du régionnement. L’enseignant peut faire le choix de proposer la même carte de la partie B à tous les groupes pour justement déterminer mathématiquement en classe entière la frontière du régionnement obtenu.

Regionnements

Ci-dessous, le programme Python qui génère les graphiques précédents ainsi que les graphiques associés aux cartes de la partie A.

robot_humain

Analyse du dispositif :

Les élèves ont apprécié la situation car aucun pré-requis n’est nécessaire. Dans la partie B, Il faut laisser du temps aux robots pour qu’ils puissent visualiser le régionnement même approximativement. Dans cette partie B, on oublie le décompte des points pour se concentrer uniquement sur la représentation graphique dans le but de deviner la solution sans avoir à effectuer le test de la carte. Si l’enseignant souhaite prolonger avec justement la détermination mathématique de la frontière du régionnement, il est possible de proposer à tous les groupes la même carte pour la partie B.

Cliquer ici pour découvrir la synthèse et toutes les activités du groupe TraAM de l’académie.

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