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Article 11: Développement back end : Node.js vs PythonPython existe depuis 1991 et a été conçu comme un langage de progr...
02/04/2022

Article 11: Développement back end : Node.js vs Python

Python existe depuis 1991 et a été conçu comme un langage de programmation côté serveur qui pourrait être idéalement déployé pour des applications web. Node.js, lui, a été introduit en 2009 en tant qu’environnement d’exécution JavaScript qui a révolutionné l’utilisation de JavaScript côté serveur.

Node.js vs Python sont deux technologies très populaires pour le développement d’applications web.

Le langage de programmation, l’environnement et l’ensemble de la stack technologique doivent être choisis en fonction de la nature du projet.

Elle va déterminer les performances, la consommation de ressources, la facilité de déploiement, l’évolutivité et parfois même la réussite même du projet.

Quels sont les avantages, les inconvénients et les similitudes entre les deux technologies ?


Node.js vs Python : Vue d’ensemble

La principale différence entre Node.js et Python est que le premier est un environnement d’exécution qui dépend principalement de Javascript. Il est utilisé pour des applications qui interagissent fréquemment avec des serveurs web et est conçu pour une utilisation optimale des ressources informatiques.

Comme Node.js est orienté événements (event-driven), il est scalable et apporte une efficacité phénoménale au projet. Sa nature asynchrone lui permet de traiter des requêtes simultanées sans bloquer les opérations d’entrée/sortie.

D’un autre côté, Python est un langage de programmation à part entière, de haut niveau et orienté objet. Il dispose d’une multitude de bibliothèques, d’API, d’outils auxiliaires et d’une belle communauté. Il s’agit donc d’un langage de programmation idéal pour la plupart des entreprises qui doivent développer des applications pour des cas d’utilisation différents et souvent non corrélés.


Architecture de Node.js vs Python

L’architecture définit les principes communs pour adhérer à l’environnement technique ou au langage. Node.js a une architecture à fil unique, traitant plusieurs requêtes avec un seul fil. En revanche, Python suit une implémentation standard appelée cpython utilisant les modules de code interchangeables.

Node.js

Node.js est un environnement d’exécution avec une programmation asynchrone côté serveur.

Il permet d’exécuter des processus parallèles, et de déployer l’application plus rapidement. Son architecture événementielle permet à Node.js de prendre des mesures au fur et à mesure qu’un événement se produit.

Python

Contrairement à Node.js, Python ne fournit pas de telles fonctionnalités et ne supporte pas le multithreading. Il faut exécuter et terminer un processus avant de pouvoir en appeler d’autres.

Bien qu’il existe certains outils qui aide à créer des applications asynchrones en Python, ils ne rendent pas Python intrinsèquement asynchrone.


Scalabilité de Node.js vs Python

La scalabilité est la croissance linéaire des besoins en ressources au fur et à mesure de l’évolution de l’application web. On dispose au départ d’une application web légère et pratiquement n’importe quel environnement est adapté à la tâche.

L’évolution des caractéristiques et des fonctionnalités de l’app, la consommation de ressources de l’environnement de langue évolue également dans la même proportion.

Node.js

Node.js offre suffisamment de flexibilité pour éviter un noyau et de faire évoluer tout ce qui l’entoure, il suffit de créer un ensemble de micro-services et de modules. Lorsque l’application est mise à l’échelle, ces micro-services et modules peuvent exécuter dynamiquement leurs propres processus. L’application évolue horizontalement en ajoutant des nœuds aux nœuds existants et peut être étendue verticalement en ajoutant des ressources.

Python

Python a des problèmes avec les fils de discussion. Il est construit sur le Global Interpreter Lock, ce qui ne lui permet pas de faire fonctionner plusieurs threads à la fois. Cela signifie qu’il n’est pas possible d’exécuter un autre processus avant que le processus historique séquentiel ne soit terminé.

Bien que Python soit typographié dynamiquement, une grande équipe peut avoir des difficultés à maintenir le code lorsque le projet est mis à l’échelle.


Performance et vitesse de Node.js vs Python

Lors de l’évolution d’une application, chaque petit détail d’efficacité contribue à réduire les coûts d’exploitation. C’est pourquoi la performance et la vitesse sont considérées comme importantes lors de l’évaluation d’un langage ou d’un environnement de programmation.

Node.js

Grâce à l’architecture non bloquante de Node.js et la possibilité d’exécuter le code en dehors du navigateur web, son processus d’exécution est plus simple et plus rapide. Cela permet également à l’application de tirer des fonctionnalités telles que les sockets TCP, qui ne sont pas disponibles dans les navigateurs.

Python

L’architecture innée de Python interdit le multithreading ce qui ralentit la vitesse de traitement car les processus ne s’exécutent pas en parallèle. Si la syntaxe de Python est facile à apprendre et à exécuter, elle n’est pas assez rapide pour les applications qui rappellent fréquemment des données du serveur web.


Courbe d’apprentissage et syntaxe de Node.js vs Python

La syntaxe fait référence à l’efficacité d’un langage ou d’un environnement de programmation pour exécuter un ensemble de fonctions avec le moins de lignes de code possible. Des opérations courantes sont intégrées dans des fonctions intégrées. Plus la syntaxe est facile, plus la courbe d’apprentissage est plate.

Node.js

La courbe d’apprentissage pour Node.js n’est pas si raide si vous êtes déjà familier avec Javascript. Son installation et sa documentation peuvent être délicates en raison du concept de programmation événementielle de Node.js. Ce concept est la raison principale pour laquelle Node.js est évolutif et efficace.

Python

Python a une syntaxe facile et la longueur du code est relativement petite par rapport à Node.js.

Les adeptes de Javascript choisiront Node.js, mais un novice devrait se focaliser sur Python qui permettra de se discipliner au niveau de l’indentation et des espaces.


Bibliothèques et outils de développement de Node.js vs Python

Node.js

Node.js dispose en fait de bibliothèques complètes et bien documentées, gérées par le gestionnaire de paquets Node. NPM est le plus grand dépôt de paquets au monde.

Python

Les bibliothèques de Python sont gérées par Pip (Pip Installs Packages), elles sont bien documentées et faciles à déployer.


Extensibilité de Node.js vs Python

Le degré auquel on peut ajouter des fonctionnalités à un langage en utilisant des outils tiers est son extensibilité. Une plus grande extensibilité des outils tiers signifie que le langage peut être modifié par l’ajout de fonctionnalités.

Node.js

En utilisant ses anciennes versions, Node.js peut être couplé avec Babel pour un développement du front plus fluide. Jasmine peut être utilisé pour les tests unitaires ou Log.io pour gérer le projet. Webpack et PM2 aident à regrouper des modules, tandis qu’Express est l’un des frameworks courants utilisés avec Node.js.

Python

Sublime Text est souvent utilisé avec Python pour éditer des codes. Robot Framework aide à automatiser les tests. Les frameworks Python populaires comme Django et Web2Py, qui ajoutent une foule de fonctionnalités.


Capacités de gestion des erreurs de Node.js vs Python

Node.js

La fonction d’exécution de processus parallèles de Node.js peut faire de la recherche de bugs et d’erreurs dans le code un processus fastidieux.

Python

La syntaxe plus simple de Python et l’absence de processus parallèles s’avèrent utiles lors de l’analyse du code à la recherche de bugs et d’erreurs.


Traitement des données de Node.js vs Python

Node.js

La technologie offerte par l’environnement d’exécution rend Node.js. idéal pour les applications où les données sont transmises et traitées assez fréquemment.

Python

Avec une syntaxe simple et un seul fil de discussion à la fois, Python est relativement lent à traiter les données.


Universalité de Node.js vs Python

Node.js

Node.js est très performant sur ce plan puisqu’il est utilisable à la fois pour le front end et la back end grâce au Javascript. Qu’il s’agisse de sites web, d’applications web, d’applications de bureau, d’applications mobiles ou de solutions cloud & IoT !

Python

Grâce à la syntaxe simplifiée de Python, il peut être utilisé pour tous types de projets sauf pour les applications mobiles. Python est souvent utilisé dans l’IoT et les solutions cloud.


Communautés de Node.js vs Python

La communauté Node.js

Node.js dispose d’une communauté large et active au niveau mondial avec des développeurs expérimentés.

La communauté Python

Python a naturellement une communauté plus large, du à son ancienneté sur Node.js. L’un des plus grands avantages d’une communauté aussi importante est la facilité à trouver des développeurs et leur participation active qui se traduit par des solutions rapides et une amélioration générale du langage.




Quand utiliser Node.js plutôt que Python ?

Node.js est l’environnement d’exécution idéal pour les applications qui nécessitent une connexion cohérente entre le serveur et l’application côté navigateur.

Node.js est à choisir si la transmission de données en temps réel est essentielle à la convivialité de l’application, Node.js est exactement ce qu’il vous faut.

Node.js peut être utilisé aussi bien du côté serveur que du côté client.


Quand utiliser Python plutôt que Node.js ?

Python dispose d’une grande communauté et c’est le langage d’apprentissage de base en data science.

La popularité de Python en fait un langage stratégiquement important à apprendre et à utiliser.

L’interpréteur Python est très efficace, il n’a pas besoin de compilation, ce qui fait de Python le langage idéal pour un déploiement et des itérations rapides.

Article 10: Rust vs Go : quel langage choisir en 2022Go et Rust sont tous deux d’excellents langages de programmation : ...
01/04/2022

Article 10: Rust vs Go : quel langage choisir en 2022

Go et Rust sont tous deux d’excellents langages de programmation : modernes, puissants, largement adoptés et qui offrent d’excellentes performances.

Ces deux langages sont similaires à certains égards comme la maturité, le fait d’être open source et d’être conçu pour des environnements informatiques parallèles et orientés micro-services.




Qu’est-ce que Golang ?



C’est un langage de programmation open-source, ce qui facilite la création de logiciels simples, efficaces et robustes. Go est articulé, précis, fluide et efficace. Les processus de concurrence sont pratiques pour écrire des programmes qui utilisent des microprocesseurs multi-cœur et en réseau, tandis que le système de typage permet une construction polyvalente et modulaire des programmes.

Golang est un langage compilé, rapide, typé statiquement, qui commence à ressembler à un langage interprété et typé dynamiquement.


Les avantages de Golang



Langage minimaliste.
Langage compilé.
Rapide.
Offre une flexibilité étonnante et est simple à utiliser.
Évolutif et simple.
Supporte un mécanisme concurrent.
Multiplateforme.
Détecte les variables qui ne sont pas utilisées.
Dispose d’outils d’analyse statique.


Les inconvénients du Go



Manque de gestion manuelle de la mémoire.
Manque de bibliothèques (car c’est un langage encore récent)
Fonctionnalités de bas niveau comme l’arithmétique des pointeurs.
Nombreuses limitations à l’outillage de Go.
Difficile de gérer les erreurs.




Qu’est-ce que Rust ?



Rust est un langage de programmation pour les systèmes qui intègre de solides garanties d’exactitude à la compilation avec une meilleure fiabilité. En offrant une sécurité mémoire garantie (pas de crash, pas de course aux données) et un contrôle total sur le cycle de vie de la mémoire, il améliore les concepts d’autres langages système comme C++.


Les avantages de Rust



Vitesse d’exécution
Bonne sécurité de mémoire grâce au compilateur.
Rapidité d’exécution assurée par des abstractions à coût zéro.
Multiplateforme.
Comportement prévisible du temps d’exécution.
Accès à des modèles et une syntaxe riches.
Fonction de propriété spéciale.
Facile à intégrer avec le langage C et d’autres langages.


Les inconvénients de Rust



Gestion de la mémoire basée sur la portée fait de la mémoire de fuite récursive.
Structures de données purement fonctionnelles inutilisables dans Rust en raison de l’absence de ramasse-miettes efficaces.
Pas le niveau de Monkey-Patch supporté par des langages comme Python & Perl.
Parfois lent à compiler et devient difficile à apprendre.




Rust vs Go



Go et Rust sont des langages compilés, open-source, et tous deux sont conçus pour des environnements informatiques modernes et parallèles qui sont orientés vers les micro-services.

Ces deux langages sont assez simples à comprendre et à apprendre si tu disposes de connaissances en C++.


Rust vs Go : Performance



Go automatise les fonctions avec une vitesse d’exécution pratique. Mais la vitesse de développement de Go reste un peu en deçà des performances élevées de Rust en termes de comparaison des performances de Rust et de Go.

La sortie de Rust est supérieure à celle de Go, la première a tendance à être en re**rd sur la vitesse de compilation, alors que Go est rapide.


Rust vs Go : Vitesse de développement



Go, dans la même lignée que Python, est un langage de programmation rapide à écrire mais qui n’est pas parmi les plus rapides à exécuter.

Rust, au contraire, offre plus de flexibilité et de fonctionnalités, ce qui nécessite du temps pour le comprendre. La vitesse de compilation est plus longue que celle de Go.


Rust vs Go : Gestion de la mémoire



Rust utilise une stratégie de propriété en temps de compilation avec une abstraction à coût zéro pour la gestion de la mémoire. Il ne serait pas capable de passer l’étape de la compilation si le programme Rust n’est pas un programme avec un sécurité mémoire.

En revanche, lorsqu’on parle de Golang, il est entièrement automatisé pendant le temps d’exécution. Lors de l’écriture du code, les programmeurs n’ont pas à se soucier de la suppression ou de l’affectation de la mémoire.


Rust vs Go : Concurrence



Les applications sont pour la plupart mises en réseau et distribuées. Par conséquent, les langages qui travaillent autour de ces facteurs sont loin derrière dans la course. Les développeurs doivent être capables d’exécuter des activités de manière indépendante et de partager le statut des tâches entre eux, sans risque de manipulation des données.

La concurrence a été implémentée dans la syntaxe de Golang dès le début, Rust a récemment obtenu la syntaxe native sous la forme d’async/.await, . Mais bien que la simultanéité de Rust manque de l’expertise du développeur derrière Go, elle compense la stabilité de la mémoire de Rust.





Chaque langage de programmation représente un ensemble de compromis. Chaque langage est optimisé pour des choses différentes, le choix du langage doit être déterminé selon son projet.

Article 9: Les avantages et les inconvénients de GraphQLQu’est-ce que l’API GraphQL ? GraphQL est un langage open-source...
31/03/2022

Article 9: Les avantages et les inconvénients de GraphQL

Qu’est-ce que l’API GraphQL ?



GraphQL est un langage open-source de requête et de manipulation de données développé et publié par Facebook en 2012.

Développé par Facebook pour les aider à reconstruire leurs applications mobiles natives et parce qu’ils avaient besoin d’une API d’extraction de données suffisamment puissante mais suffisamment simple pour être facile à apprendre et à utiliser.

GraphQL a depuis été rendu open source en 2015 et est maintenant régi par la Fondation GraphQL afin de garantir que son développement se fera de manière ouverte et neutre.

Bien que GraphQL ait été initialement développé spécifiquement pour les applications mobiles, son utilisation s’est depuis étendue à tous les types de développement comme alternative à l’utilisation des API REST. Il donne le pouvoir de définir et de structurer les données nécessaires, ce qui réduit considérablement le nombre d’appels d’API et garantit que les données renvoyées sont structurées et ne contiennent que les informations demandées.

GraphQL assure qu’une plateforme récupère exactement ce qui est nécessaire sur le serveur.




La base de GraphQL



Pour comprendre et utiliser GraphQL, il est important de se pencher sur deux éléments : Schéma et requêtes.


GraphQL : Schéma



Le système de schémas typés utilisé dans GraphQL est ce qui rend tout ce qu’il fait possible. Le langage d’interrogation GraphQL consiste à sélectionner des champs sur les objets qu’on souhaite interroger. Et pour qu’il fonctionne avec n’importe quel framework et langage de programmation, il doit avoir ses propres règles pour le traitement des requêtes et les données qui peuvent être renvoyées.

Quand on travaille avec des requêtes GraphQL, on remarque qu’une requête correspond étroitement au résultat et qu’il devient assez facile de prévoir ce que la requête retournera.

Pour que tout reste structuré, le service GraphQL qui traite les requêtes aura un ensemble fixe de types qui décrivent l’ensemble des données possibles qui sont disponibles pour la requête. De cette façon, chaque fois qu’une requête est effectuée, elle sera validée par rapport à ce schéma et ne sera exécutée que si elle est valide.

Bien que les données interrogées dépendent du service GraphQL utilisé, elles seront toujours prévisibles et suivront cette structure d’objets et de champs.


GraphQL : Requêtes



Les requêtes, c’est ce dont il s’agit avec GraphQL. Il s’agit essentiellement de demander à son service de renvoyer des champs spécifiques sur les objets sélectionnés.



Ceci est essentiel pour GraphQL, car il offre deux avantages :

On obtient toujours le résultat qu’on attend : il aide à prévoir les données reçues ainsi que la structure. Cela simplifie le traitement des données que le serveur renvoie et de les faire consommer par l’application à laquelle on envoie les données.
Le serveur sait exactement quelles données on veut voir : en ayant une structure claire des objets et des champs possibles qui peuvent être interrogés, le serveur saura toujours ce qu’il est censé renvoyer. Et s’il y a une erreur dans la requête, elle ne sera pas validée et l’utilisateur sera invité à envoyer un message d’erreur descriptif qui permettra un dépannage rapide.




Avantages et inconvénients de GraphQL



Bien que GraphQL présente des avantages évidents par rapport aux requêtes traditionnelles de l’API REST, il n’est pas toujours nécessaire, tout dépend du projet.


Avantages de l’utilisation de GraphQL :



Tout en une seule demande

Le contrôle total de la définition et de la structuration de chaque requête et à la nature hiérarchique de GraphQL, assure l’obtention exacte du contenu voulu en un aller-retour.

Le maintien d’un volume de transfert de données plus faible signifie également une connexion plus rapide et de meilleurs temps de chargement pour les utilisateurs.



Message d’erreur GraphQL

GraphQL est fortement typé et crée ainsi un message d’erreur descriptif dans le backend lorsque quelque chose ne va pas.



Liberté de création – sans limite de langue

GraphQL peut être utilisé dans n’importe quel langage (tant qu’il peut effectuer des requêtes HTTP).

Les développeurs front-end n’ont pas besoin d’attendre que la partie back-end soit terminée. De plus, il est possible de personnaliser ses requêtes pour récupérer exactement le contenu dont on a besoin pour le rendu.



GraphQL est introspectif

GraphQL permet d’obtenir une liste des types de données qu’il prend en charge, ce qui crée une plateforme puissante et intuitive. De plus, la documentation devient beaucoup plus rapide car en l’utilisant pour générer automatiquement la documentation.




Les inconvénients de GraphQL



Complexité pour les développeurs de serveurs

Avec GraphQL, les requêtes plus complexes signifient plus de travail de traitement pour le serveur. Les développeurs de serveurs devront en faire plus et que la configuration du serveur sera plus complexe.

Une grande partie de ce problème peut être résolue par l’utilisation de services gérés, mais cela ajoutera encore des pièces mobiles supplémentaires à la configuration du serveur qui doivent être gérées dans une certaine mesure.



Plus de travail pour gérer et maintenir l’API

Avec l’API GraphQL, il ajoute également un travail supplémentaire de gestion et de maintenance. Et selon la façon dont elle est mise en œuvre, elle peut également nécessiter différentes stratégies de gestion de l’API.





Dans de nombreux cas, les avantages de l’utilisation de GraphQL compenseront le travail supplémentaire requis.

GraphQL n’exige pas l’apprentissage d’un nouveau langage ou framework de programmation, ce qui signifie que les développeurs n’ont pas besoin d’acquérir de nouvelles compétences.

GraphQL est très intuitif et, avec sa nature introspective et ses messages d’erreur fortement typés, une grande partie de l’apprentissage se fera simplement en l’utilisant.

Article 8: Machine Learning non supervisé & CybersécuritéLes cybercriminels d’aujourd’hui sont devenus encore plus dange...
30/03/2022

Article 8: Machine Learning non supervisé & Cybersécurité

Les cybercriminels d’aujourd’hui sont devenus encore plus dangereux en raison de la variété des outils disponibles en ligne comme les serveurs proxy, les botnets et les scripts automatisés. Ils n’ont pas qu’une seule méthode pour lancer une cyber-attaque, et ils peuvent cacher leur identité en imitant l’activité réelle de l’utilisateur, en utilisant des dispositifs d’usurpation, etc. Dans un jeu à enjeux aussi élevés où la cybercriminalité coûte aux entreprises environ 2 000 milliards de dollars par an, la cybersécurité doit absolument améliorer ses performances grâce au machine learning non supervisé.



En entreprise, la cybersécurité se concentre principalement sur deux aspects :

Comment contrer les attaques qui ont déjà eu lieu sur le système ou celles qui sont un type familier de cyber-attaques, et mettre en œuvre des mesures préventives contre ces attaques ?

Comment identifier et contrer les attaques qui sont totalement nouvelles et jamais vues auparavant.



Si les entreprises peuvent s’attaquer au premier aspect en utilisant les méthodes traditionnelles de cybersécurité, il n’existe pas de solutions pour faire face au second scénario. Et le second scénario devient de plus en plus important alors que les cyber-attaques évoluent et deviennent plus imprévisibles. C’est là qu’intervient l’apprentissage automatique non supervisé (ou machine learning non supervisé).

Voici comment le machine learning et la manière dont différents types de formation, comme la formation supervisée, non supervisée et semi supervisée, sont utilisés dans le contexte de la cybersécurité.




Les différents types de Machine Learning dans le contexte de la cybersécurité


Le Machine Learning supervisé



Le machine learning supervisé est la méthode la plus courante en machine learning. Pour comprendre ce type, imaginez un enfant qui doit tout apprendre explicitement par un seul parent. Cet enfant sera excellent pour répéter et utiliser les informations que le parent lui a déjà enseignées mais ne sera pas capable d’apprendre quoi que ce soit par lui-même. Malheureusement, cet enfant sera généralement mauvais, et ne sera bon que dans certaines situations. C’est le même cas avec un algorithme de machine learning supervisé. Ici, l’algorithme apprend à partir d’un ensemble de données (dataset) où les données sont étiquetées et fait des prédictions sur de nouvelles données basées sur cet ensemble de données.



Cette méthode serait généralement satisfaisante, mais ce n’est pas le cas dans un domaine dynamique et en constante évolution comme la cybersécurité, où le machine learning supervisé ne peut pas suivre. Les pirates ne se contentent pas de s’en tenir aux sujets que l’algorithme a appris. Cela signifie qu’un algorithme de machine learning supervisé serait capable d’identifier les cyber-attaques qu’il a été formé à identifier. Cependant, si des attaques sont nouvelles, l’algorithme échoue totalement. Dans ce cas, les ingénieurs en machine learning devront recycler l’algorithme avec les données Il est possible qu’il y ait encore plus de nouvelles attaques créées avant qu’il n’en ait pris connaissance. C’est là que les algorithmes non supervisés entrent en jeu.




Machine Learning non supervisé



L’algorithme de machine learning non supervisé est l’enfant qui n’a pas besoin de beaucoup d’instructions et qui peut apprendre des informations par lui-même. Cet enfant n’est pas limité par le fait qu’on lui enseigne seulement une chose spécifique, mais il apprend de tout ce qui lui tombe sous la main en explorant et en comprenant l’information. Cet enfant est donc bon dans de nombreux types de situations car il peut s’attaquer aux problèmes lorsqu’ils surviennent. C’est également le cas avec un algorithme de machine learning non supervisé. Ici, l’algorithme est laissé sans surveillance pour trouver la structure sous-jacente dans les données afin d’en apprendre toujours plus sur la nouvelle situation.



Cet algorithme est beaucoup plus adapté à la cybersécurité. Il peut traiter de nombreux types de cyber-attaques, qu’il les ait déjà vues ou non, car il n’essaie pas d’identifier une cyber-attaque sur la base de ce qu’il a déjà appris. Il identifie plutôt les anomalies du système qui se produisent lors d’une cyber-attaque. Cela signifie donc qu’un algorithme de machine learning non supervisé créera une base de référence pour le système où tout fonctionne normalement. Ensuite, si un comportement suspect se produit dans le système, comme une augmentation soudaine du transfert de données dans le réseau ou le transfert d’un fichier qui ne se produit pas habituellement, ce type de comportement sera signalé comme anormal et signe d’une cyber-attaque.



Le machine learning non supervisé est la meilleure option pour identifier les cyber-attaques de type « zero-day » basées sur l’IoT. De nombreux dispositifs IoT sont connectés au cloud et peuvent être utilisés à de multiples fins, y compris pour des cyber-attaques de type « zero-day ». Ces attaques exploitent toute vulnérabilité qui existe dans le système, et n’ont donc pas de modèle ou de contexte défini.




Machine Learning semi-supervisé



Comme son nom l’indique, l’algorithme de machine learning semi-supervisé est l’enfant qui apprend à la fois de son parent et de lui-même. Ce type de machine learning représente le meilleur des deux mondes, où il s’agit d’une combinaison de machine learning supervisé et non supervisé. Cet algorithme utilise une petite quantité de données étiquetées comme l’e machine learning supervisé et une plus grande quantité de données non étiquetées comme le machine learning non supervisé pour entraîner les algorithmes. Les données étiquetées peuvent être utilisées pour entraîner partiellement l’algorithme de machine learning, et cet algorithme partiellement entraîné trouve également des informations de manière organique.



Un algorithme de machine learning semi-supervisé pourrait bien être la combinaison parfaite pour la cybersécurité. Cet algorithme pourrait utiliser l’apprentissage non supervisé pour identifier toute anomalie dans le système qui se produit lors d’une cyber-attaque spécifique et ensuite étiqueter cette cyber-attaque comme une menace qu’il peut identifier à l’aide de machine learning supervisé, si elle se reproduit dans le futur. De cette façon, un algorithme de machine learning semi-supervisé incarne les avantages des deux types, il peut être constamment à l’affût de toute perturbation et de tout écart de la norme dans le système et disposent simultanément d’une disposition permettant d’identifier rapidement les cyber-attaques qui ont déjà eu lieu auparavant et de les éliminer.



Ce type de machine learning est totalement basé sur des performances réactionnaires. Comme les données ne sont pas étiquetées au préalable, l’algorithme de machine learning non supervisé ne peut réagir que lorsque l’attaque se produit et ne peut mettre en œuvre aucune méthode proactive.





Alors que les cyber-attaques deviennent de plus en plus créatives avec les différents outils et technologies à leur disposition, la cyberdéfense doit également s’améliorer. Le machine learning non supervisé peut s’avérer inestimable car il peut identifier des anomalies dans le système pour signaler de multiples types de cyber-attaques, quel que soit leur degré d’avancement.

Retrouvez les tendances en Machine Learning pour 2022.

Article 7: Qu’est ce que le Reinforcement Learning ?Qu’est ce que le Reinforcement Learning ? Le reinforcement learning ...
29/03/2022

Article 7: Qu’est ce que le Reinforcement Learning ?

Qu’est ce que le Reinforcement Learning ?



Le reinforcement learning ou l’apprentissage par renforcement (RL) est la science de la prise de décision. Il s’agit d’apprendre le comportement optimal dans un environnement pour obtenir une récompense maximale. Ce comportement optimal s’acquiert par des interactions avec l’environnement et l’observation de ses réactions.

En l’absence d’un superviseur, l’apprenant doit découvrir de manière autonome la séquence d’actions qui maximise la récompense. Ce processus de découverte s’apparente à une recherche par essais et erreurs. La qualité des actions est mesurée non seulement par la récompense immédiate qu’elles rapportent, mais aussi par la récompense différée qu’elles pourraient rapporter. Comme il peut apprendre les actions qui aboutissent à un succès éventuel dans un environnement invisible sans l’aide d’un superviseur, l’apprentissage par renforcement est un algorithme très puissant.




Comment fonctionne le Reinforcement learning ?



Le problème du reinforcement learning implique qu’un agent explore un environnement inconnu pour atteindre un objectif. Le RL est basé sur l’hypothèse que tous les objectifs peuvent être décrits par la maximisation de la récompense cumulative attendue. L’agent doit apprendre à sentir et à perturber l’état de l’environnement en utilisant ses actions pour obtenir une récompense maximale. Le framework formel du reinforcement learning emprunte au problème du contrôle optimal des processus de décision de Markov (PDM).



Les principaux éléments d’un système de reinforcement learning sont les suivants :

L’agent ou l’apprenant
L’environnement avec lequel l’agent interagit
La politique que l’agent suit pour prendre des mesures
Le signal de récompense que l’agent observe lors de ses actions



Une abstraction utile du signal de récompense (reward signal) est la fonction de valeur, qui capture fidèlement la « bonté » d’un état. Alors que le signal de récompense représente l’avantage immédiat d’être dans un certain état, la fonction de valeur capture la récompense cumulative qui est censée être perçue à partir de cet état, en allant vers l’avenir. L’objectif d’un algorithme RL est de découvrir la politique d’action qui maximise la valeur moyenne qu’il peut extraire de chaque état du système.



Les algorithmes RL peuvent être classés en deux grandes catégories : les algorithmes sans modèle et les algorithmes basés sur un modèle.

Les algorithmes sans modèle ne construisent pas un modèle explicite de l’environnement, ou plus rigoureusement, le PDM. Ils sont plus proches des algorithmes d’essai et d’erreur qui font des expériences avec l’environnement en utilisant des actions et en déduisent directement la politique optimale. Les algorithmes sans modèle sont soit basés sur la valeur, soit sur la politique. Les algorithmes basés sur la valeur considèrent que la politique optimale est le résultat direct de l’estimation précise de la fonction de valeur de chaque état. En utilisant une relation récursive décrite par l’équation de Bellman, l’agent interagit avec l’environnement pour échantillonner les trajectoires des états et des récompenses. Si les trajectoires sont suffisantes, la fonction de valeur du PDM peut être estimée. Une fois la fonction de valeur connue, la découverte de la politique optimale consiste simplement à agir avec avidité par rapport à la fonction de valeur à chaque état du processus. Certains algorithmes populaires basés sur la valeur sont le SARSA et le Q-learning.



Les algorithmes basés sur les politiques, d’autre part, estiment directement la politique optimale sans modéliser la fonction de valeur. En paramétrant la politique directement à l’aide de poids apprenants, ils transforment le problème d’apprentissage en un problème d’optimisation explicite.



Comme les algorithmes basés sur la valeur, l’agent échantillonne les trajectoires des états et des récompenses, toutefois, ces informations sont utilisées pour améliorer explicitement la politique en maximisant la fonction de valeur moyenne dans tous les états.



Les approches basées sur les politiques souffrent d’une variance élevée qui se manifeste par des instabilités pendant le processus de formation. Les approches basées sur les valeurs, bien que plus stables, ne sont pas adaptées à la modélisation d’espaces d’action continue. L’un des algorithmes de LR les plus puissants, appelé algorithme actor-critic, est construit en combinant les approches basées sur les valeurs et les politiques. Dans cet algorithme, la politique (acteur) et la fonction de valeur (critique) sont toutes deux paramétrées pour permettre une utilisation efficace des données de formation avec une convergence stable.



Les algorithmes de reinforcement learning basés sur un modèle construisent un modèle de l’environnement en échantillonnant les états, en prenant des mesures et en observant les récompenses. Pour chaque état et chaque action possible, le modèle prédit la récompense attendue et l’état futur attendu. Alors que le premier est un problème de régression, le second est un problème d’estimation de la densité. Étant donné un modèle de l’environnement, l’agent RL peut planifier ses actions sans interagir directement avec l’environnement. C’est comme une expérience de pensée qu’un humain pourrait mener lorsqu’il essaie de résoudre un problème. Lorsque le processus de planification est entrelacé avec le processus d’estimation de la politique, la capacité de l’agent RL à apprendre.




Reinforcement Learning : Les avantages



Le reinforcement learning est applicable à un large éventail de problèmes complexes qui ne peuvent être résolus avec d’autres algorithmes de machine learning. Le RL est plus proche de l’intelligence générale artificielle (AGI), car elle possède la capacité de rechercher un objectif à long terme tout en explorant diverses possibilités de manière autonome.



Quelques-uns des avantages du reinforcement learning :



Se concentre sur le problème dans son ensemble

Les algorithmes classiques de machine learning sont conçus pour exceller dans des sous-tâches spécifiques, sans avoir une notion de la situation globale. Le reinforcement learning ne divise pas le problème en sous-problèmes, il travaille directement à maximiser la récompense à long terme. Le reinforcement learning a un but évident, comprend l’objectif et est capable d’échanger des récompenses à court terme contre des avantages à long terme.



Ne nécessite pas d’étape de collecte de données distincte

En reinforcement learning, les données de formation sont obtenues par l’interaction directe de l’agent avec l’environnement. Les données de formation sont l’expérience de l’agent, et non une collecte séparée de données qui doivent être introduites dans l’algorithme. Cela réduit considérablement la charge de travail du superviseur chargé du processus de formation.



Travaille dans des environnements dynamiques et incertains :

Les algorithmes de reinforcement learning sont intrinsèquement adaptatifs et conçus pour répondre aux changements de l’environnement. Dans le LR, le temps compte et l’expérience que l’agent recueille n’est pas distribuée de manière indépendante et identique, contrairement aux algorithmes de machine learning classiques. Comme la dimension du temps est profondément enfouie dans la mécanique de la réalité virtuelle, l’apprentissage est intrinsèquement adaptatif.




Reinforcement Learning VS Supervised Learning (apprentissage supervisé)



Le supervised learning est un paradigme du machine learning qui exige qu’un superviseur bien informé crée un ensemble de données étiquetées et l’intègre à l’algorithme d’apprentissage. Le superviseur est responsable de la collecte de ces données de formation. La fonction principale d’un algorithme d’apprentissage supervisé est d’extrapoler et de généraliser, de faire des prédictions pour des exemples qui ne sont pas inclus dans l’ensemble de données de formation.



La RL est un paradigme distinct du machine learning. Le reinforcement learning n’a pas besoin d’un superviseur ou d’un ensemble de données pré-étiquetées, au contraire, il acquiert des données de formation sous forme d’expérience en interagissant avec l’environnement et en observant sa réaction. Cette différence cruciale rend le reinforcement learning possible dans des environnements complexes où il n’est pas pratique de conserver séparément des données de formation étiquetées qui sont représentatives de toutes les situations que l’agent pourrait rencontrer. La seule approche susceptible de fonctionner dans ces situations est celle où la génération des données de formation est autonome et intégrée dans l’algorithme d’apprentissage lui-même, tout comme le reinforcement learning.



Comme le reinforcement learning n’exige pas de superviseur, il est important de souligner que le LR n’est pas la même chose que l’apprentissage non supervisé, un autre paradigme du machine learning. Dans l’apprentissage non supervisé, les données de formation ne sont pas étiquetées, et l’objectif est de découvrir la structure cachée dans les données. La connaissance de cette structure cachée permet au modèle de regrouper des exemples similaires ou d’estimer la fonction de distribution qui a généré les exemples. La découverte de cette structure cachée ne résout pas le problème du reinforcement learning, qui est de maximiser la récompense à la fin d’une trajectoire. Cependant, la connaissance d’une structure cachée dans l’expérience de l’agent peut aider à accélérer le processus d’apprentissage.



Un défi unique aux algorithmes RL est le compromis entre l’exploration et l’exploitation. Ce compromis ne se pose pas dans l’apprentissage machine, qu’il soit supervisé ou non. Un agent RL doit trouver un équilibre délicat entre l’exploitation de son expérience passée et l’exploration des états inconnus de l’environnement. Le bon équilibre conduirait l’agent à découvrir la politique optimale qui lui rapporterait le plus de bénéfices. Si l’agent continue à exploiter uniquement l’expérience passée, il risque de rester bloqué dans un minimum local et de produire une politique sous-optimale. D’autre part, si l’agent continue à explorer sans exploiter, il risque de ne jamais trouver une bonne politique.




Quel est l’avenir du Reinforcement Learning ?



Ces dernières années, des progrès significatifs ont été réalisés dans le domaine du deep reinforcement learning. Le deep reinforcement learning utilise les réseaux neuronaux profonds pour modéliser la fonction de valeur (basé sur la valeur) ou la politique de l’agent (basé sur la politique) ou les deux (acteur-critique). Avant le succès généralisé des réseaux neuronaux profonds, des caractéristiques complexes devaient être conçues pour former un algorithme RL. Cela signifiait une capacité d’apprentissage réduite, limitant la portée du RL à des environnements simples. Avec le deep learning, les modèles peuvent être construits en utilisant des millions de poids entraînables, libérant l’utilisateur de la fastidieuse ingénierie des fonctionnalités. Les caractéristiques pertinentes sont générées automatiquement pendant le processus de formation, ce qui permet à l’agent d’apprendre des politiques optimales dans des environnements complexes.

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