Une méthode générée par ordinateur dépasse les capacités et les performances d'un programme conçu par les hommes. Cela ressemble à l'intrigue d'un film de science-fiction, mais ça ne l'est pas. Les ordinateurs sont désormais capables de créer des programmes qui résolvent mieux des problèmes complexes que des programmes élaborés par des êtres humains.
Uli Grasemann et Risto Miikkulainen, chercheurs de l'université du Texas à Austin, ont récemment présenté un algorithme généré par ordinateur capable d'améliorer numériquement des images d'empreintes digitales plus efficacement que l'actuel programme du FBI.
Légende de l'image en fin
Un "algorithme" est un programme conçu pour résoudre systématiquement un problème. Les algorithmes de compression d'images essayent de réduire au minimum le nombre d'octets dans des fichiers graphiques tout en préservant autant que possible la qualité des images. Moins d'octets signifient moins d'espace mémoire et des temps de transfert de fichier plus courts. Le JPEG, par exemple, est un format courant de compression utilisé pour les photographies.
Le FBI possède presque 50 millions de jeux d'empreintes digitales de criminels dans ses fichiers et en ajoute approximativement 5.000 nouveaux tous les jours, rendant la compression d'images d'empreintes digitales primordiale. En outre, le Bureau effectue de 50.000 à 60.000 transactions numériques d'images d'empreintes par jour, pour moitié liées à des activités criminelles et pour moitié pour des motifs administratifs.
Algorithme génétique
Un "algorithme génétique" est créé quand un ordinateur évalue et améliore par étapes une population de solutions possibles à un problème. Le programme évolue en conservant en produit les bonnes solutions alors que les mauvaises sont rejetées. Petit à petit, les diverses solutions de la population s'améliorent, pour finalement produire la meilleure solution. La méthode utilise des modalités dérivées de la biologie, telle que la génération, la transmission et la mutation, pour décrire la manipulation particulière de programme que l'ordinateur utilise à chaque étape. C'est pourquoi l'algorithme est appelé génétique.
Un programme utilisé pour compresser des images d'empreintes digitales, images qui peuvent décider d'une culpabilité ou d'une innocence, ne doit pas introduire de distorsion qui limiterait son utilité. Le FBI et ses collaborateurs ont conçu le programme standard actuel, connu sous le nom de WSQ, au début des années 90 pour compresser les images au quinzième de leur taille initiale. Par comparaison, le format JPEG comprime des images d'empreintes à un cinquième du document original sans déformation.
Grasemann et Miikkulainen ont appliqué des algorithmes génétiques pour résoudre ce problème de compression d'empreintes. Ils ont fourni à leur ordinateur les instructions de base requises pour comprimer des images graphiques puis ont attendu la "naissance" d'un meilleur algorithme. Les progrès du programme évolutif ont été testés à chaque génération. Après 50 générations, l'algorithme génétique a surpassé les performances du WSQ.
Grasemann a précisé qu'il existait d'autres programmes modernes de compression d'images élaborés par des hommes qui surpassaient également WSQ, mais que la nature "générée par ordinateur" de leur méthode était unique.
Comme Grasemann le dit, "il est fascinant et un peu ironique que des ordinateurs puissent fournir des solutions nouvelles et créatrices à coté desquelles passent les experts humains. Il y a certainement là un énorme potentiel pour augmenter la qualité du travail dans de nombreux domaines scientifiques et technologiques en utilisant des algorithmes génétiques".
Légende de l'illustration: La qualité croissante d'une image d'empreinte digitale après compression est montrée sur ces générations successives de l'évolution de l'algorithme génétique. A la 50ème génération, la qualité de l'image dépasse en qualité la même image compressée par le programme standard actuel conçu par des humains.