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Samedi-sciences (68): construire un cerveau

Il s’appelle « Spaun », et il possède 2,5 millions de neurones électroniques. Ses créateurs, une équipe de chercheurs canadiens dirigée par Chris Eliasmith, à l’université de Waterloo (Ontario), présentent Spaun comme le cerveau artificiel le plus complexe et le plus réaliste existant à ce jour.

L'oeil rouge de Hal, l'ordinateur intelligent de "2001, l'odyssée de l'espace"L'oeil rouge de Hal, l'ordinateur intelligent de "2001, l'odyssée de l'espace" © Cryteria

 

Les travaux de l’équipe canadienne viennent d’être publiés dans un article de la revue américaine Science (30 novembre). Spaun, dont le nom signifie « Semantic Pointer Architecture Unified Network », est équipé d’un œil-caméra de 784 pixels et d’un bras qui lui permet de dessiner et d’écrire. Il peut recopier un chiffre tracé à la main, mémoriser une liste de nombres ou résoudre un petit problème du type test de QI tel que compléter la série suivante : 1,2,3 ; 5,6,7 ; 3,4, ?.

Le thème du cerveau artificiel a été abondamment mis en scène dans les romans et les films de science-fiction, mais il est aussi présent dès l’invention de l’ordinateur. Le projet initial des chercheurs en informatique et intelligence artificielle n’était rien d’autre que de « construire un cerveau ». Le mathématicien britannique Alan Turing (1912-1954) a conçu en 1937, sur le papier, une « machine universelle » capable de reproduire tout processusmental sous forme d’une série d’instructions dont chacune se déduit de la précédente par une opération logique.

La machine imaginaire de Turing contient en germe toute l’informatique d’aujourd’hui : l’architecture de base des ordinateurs est conçue selon le principe décrit par le mathématicien. Turing allait plus loin, car il pensait que sa machine décrivait aussi le fonctionnement réel du cerveau humain.

Schéma fonctionnel de l'architecture de SpaunSchéma fonctionnel de l'architecture de Spaun © Chris Eliasmith/Science

Depuis Turing, les ordinateurs ont fait des progrès exponentiels, mais le problème de « construire un cerveau » reste (presque) entier. Un des obstacles est quantitatif : l’être humain possède environ 100 milliards de neurones, et ceux-ci ont des possibilités de connexions complexes, de sorte que les combinaisons possibles atteignent un nombre astronomique.

Plusieurs tentatives visant à approcher la complexité de notre réseau neuronal sont en cours. A l’École polytechnique fédérale de Lausanne a été lancé, en 2005, le « Blue Brain Project », dont l’ambition est de reconstruire le cerveau pièce par pièce dans un super-ordinateur. A ce stade, le projet suisse a abouti à simuler les « colonnes corticales » du rat, structures qui comportent environ 10.000 neurones chacune. Le Blue Brain Project a assemblé en colonnes un total d’environ 1 million de neurones.

Développé par Dharmendra Modha chez IBM, le « Cognitive Computing Project » a simulé un réseau de l’ordre du millard de neurones, et a été décrit comme une simulation à l’échelle du chat. Appréciation qu’il faut tempérer d’un sérieux bémol : ce cerveau électronique n’est pas relié à un corps, et l’on n’est pas prêt aujourd’hui de voir un robot-chat en action.

Plus généralement, Chris Eliasmith et ses collègues de l’université de Waterloo observent que, si impressionnant soient-ils, aucun des réseaux de neurones réalisés jusqu’ici « n’a permis de montrer comment une telle simulation peut se connecter à des comportements observables ». Autrement dit, ce sont des modèles certes intéressants, mais coupés de toute action sur l’environnement. Des cerveaux sans corps, en somme.

Le cerveau artificiel de Chris Eliasmith ne possède que 2,5 millions de neurones, ce qui le situe quelque part entre la blatte et la grenouille (plus près de la première que de la deuxième). Mais il est capable d’agir. Ses actions sont cependant assez limitées : elles consistent, pour l’essentiel, à reconnaître et à reproduire des dessins linéaires et à mémoriser – plus ou moins bien – des séries de nombres. Ce qui est quasiment suffisant pour réussir les tests de QI les plus simples.

Les créateurs de Spaun estiment qu’ils ont réussi à reproduire certains aspects du fonctionnement réel du cerveau humain, notamment certaines de ses failles. Quand on lui pose une question, Spaun hésite un moment avant de répondre. Si on lui énumère une liste, il ne réussit pas à la mémoriser lorsqu’elle est trop longue. Et il a tendance à se souvenir mieux du premier et du dernier objet de la liste que des autres.

Mais Spaun reste un modèle très simplifié, sinon simpliste, de notre cerveau. Même si son architecture est assez flexible, c’est un système câblé, et il est incapable d’un apprentissage qui lui permettrait d’intégrer dans son registre une tâche complètement nouvelle.

Eliasmith et ses collègues ont délibérément fait le choix d’éliminer la complication qui aurait consisté à doter leur cerveau artificiel d’une véritable capacité à apprendre. En ce sens, leur modèle est faux, s’il est censé représenter le cerveau humain. Il présente cependant l’intérêt de montrer un réseau neuronal en action, un module fonctionnel du cerveau.

Schématiquement, si l’on compare le cerveau à un gratte-ciel, les chercheurs n’ont réussi qu’à bâtir un pan de mur de quelques mètres. Le projet de « construire un cerveau » est encore une fiction scientifique. Mais ce n’est plus une pure chimère.

Tous les commentaires

01/12/2012, 13:50 | Par Michel DELARCHE

Dans les dernières années de sa vie, Turing réfléchissait à l'introduction de transitions aléatoires dans les automates d'état, afin de simuler le fonctionnement de l'intuition humaine

 

01/12/2012, 14:17 | Par Anne Guérin-Castell

Des robots capables d'apprendre (un peu), il y en avait à la fondation Cartier  lors de l'exposition Mathématiques, un dépaysement soudain.

Sinon, comment ne pas évoquer

Der Golem

01/12/2012, 14:26 | Par timiota

Paul Jorion a apporté des contributions intéressantes au thème de l'IA, c'est sous forme de morceaux dans son blog, des morceaux de l'ouvrage "Principe des système intelligents" qui vient d'être réédité chez Masson.

Il y met en scène notamment la "dynamique d'affect", ce qui le conduit à faire un lien avec la psychanalyse freudienne (un lien qui sera tolérable pour les "Onfrayens" de passage : pas le côté freudien "tout vient de la petite enfance et d'Oedipe, rien que d'Oedipe", pas du Roudinesco non plus, ...du Jorion, quoi)

01/12/2012, 14:26 | Par timiota

doublon, merci d'effacer

01/12/2012, 14:59 | Par Patrig K

I y A du Frankenstein cybernétique là dedans, je ne doute pas de l'intérét de ces travaux, je reste cependant très prudent, quand au développement de ces techniques pointues, et de leurs aplications quotidiennes. Mème si dans le domaine handicap, il y a des pistes, tout autant que chez les militaires ou, des cerveaux kb, seraient d'un vantage évident, ...

Les deux faces, d'un progrès technique, à jauger prudemment

merci pour l'info

01/12/2012, 21:22 | Par Domeniki en réponse au commentaire de Patrig K le 01/12/2012 à 14:59

Il me semble que cela marchait mieux quand on ajoutait quelques cellules de culture, non ?

 

01/12/2012, 16:59 | Par Christophe S

En tout cas, parvenir à mettre au point un système, simulant le fonctionnement de nos milliards de neurones, coûtera toujours moins cher que de sauver nos systèmes financiers...

Imaginez 1000 milliards d'euro d'investissements dans le domaine...

01/12/2012, 18:45 | Par Gilbert Pouillart

A noter : le cerveau humain n'est pas que calculateur et mémoriel, comme le sont les cerveaux artificiels. Il ne fonctionne pas seul, mais avec le perceptivo-moteur (un peu modélisable) et l'affectif (non modélisable). Et ceci, indxissociablement, à un niveau de complexité très lointain de celui, élémentaire, des machines les plus sophistiquées. Et le cerveau humain se programme lui-même, autant qi'il est programmé génétiquement, et développé personnellement et socialement.

Cela ne doit pas faire mépriser les exploits des spécialistes d'IA ; mais donner méfiance envers les amalgames abusifs, si prompts à se manifester dans nore monde de "scoops".

02/12/2012, 14:11 | Par seth en réponse au commentaire de Gilbert Pouillart le 01/12/2012 à 18:45

+1

Je crois que les capacités réelles du cerveau sont inconnues et incommensurables, mais je sais par expérience que son habileté à recréer des connections détruites par les lésions est immense. Il arrive seul à restituer d'un jour à l'autre des liaisons que l'on pourrait croire perdues et on perçoit cela, des années après l'évolution continue, c'est hallucinant. Et tant mieux. Il faut espérer que le cerveau conservera pour longtemps le pas sur la machine.

A part ça, je suggère à M. de Pracontal d'aller faire le François de Closet avec Monchicour sur FI, il aura au moins le sentiment s'être arrivé au but dans la vulgarisation scientifique. Incertain

01/12/2012, 19:25 | Par Michel Fauconnet

Et si on lui demande quel est l'âge du capitaine, il répond quelque chose ?

01/12/2012, 21:01 | Par gbgb

Cher Michel,

Je me demande à quoi correspondent les progrès exponentiels des ordinateurs par rapport à la machine de Turing.

01/12/2012, 23:08 | Par Nicolas.Darcel

Merci Mr de Pracontal, 

Pour ceux que cela intéresse, le logiciel de simulation (nengo) utilisé dans cette étude est téléchargeable gratuitement (http://nengo.ca/) tout comme de nombreux exemples et modèles computationnels.

c'est beau le libre accès!

02/12/2012, 10:29 | Par profil_inactif_145012

 

Ces petits progrès sont toujours intéressants. Au moins ils font sourire...

Tiens, pourquoi ne pas dissecter programmatiquement le sourire de La Joconde, et le reproduire sur les robots ? ou apprendre aux serveurs et aux serveuses à le reproduire ? Je fuis vite cette idée de cauchemard !

 

 

02/12/2012, 13:44 | Par gerald rossell

Bravo le shéma,

on dirait le cerveau de Rimbaud.

02/12/2012, 14:26 | Par Giorgio Fismodi

Selon Le Guide du voyageur galactique, des chercheurs d'une race hyper-intelligente et pan-dimensionnelle construisirent le deuxième plus grand ordinateur de tous les temps, Pensées Profondes, pour calculer la réponse à la grande question sur la Vie, l'Univers et le Reste. Après sept millions et demi d'années à réfléchir à la question, Pensées Profondes fournit enfin la réponse : « quarante-deux ».

« Quarante-deux ! cria Loonquawl. Et c'est tout ce que t'as à nous montrer au bout de sept millions et demi d'années de boulot ?
— J'ai vérifié très soigneusement, dit l'ordinateur, et c'est incontestablement la réponse exacte. Je crois que le problème, pour être tout à fait franc avec vous, est que vous n'avez jamais vraiment bien compris la question. »

Douglas Adams "Le Guide du voyageur galactique"

02/12/2012, 22:09 | Par Atenco

Pas du tout admiratif...Mais, par contre, extrêmement inquiet.  Devant ce type de travaux, et l'absence de réaction critique à l'égard de ce que l'on présente comme des "avancées" de la science. Est-ce que nous, êtres humains, avons besoin de cerveaux artificiels ?

Les nôtres ne nous suffisent-ils pas ? Qu'allons-nous faire de mieux avec ces artefacts?

Vont-ils nous aider à comprendre que l'industrie chimique, celle du nucléaire, celle des manipulations génétiques, etc. sont en train de causer des dommages irrémédiables?

Avons-nous besoin de ces choses pour comprendre ce que nous sommes, d'où nous venons et où nous pourrions aller, ou ne pas aller?

Connaissez-vous le rôle joué par IBM, par l' "intelligence" artificielle de ses cartes perforées, dans l'organisation de la "solution finale". Techniquement, c'était "nikel". Et pour le reste?

02/12/2012, 22:26 | Par kafur altundag en réponse au commentaire de Atenco le 02/12/2012 à 22:09

Pour ceux qui veulent une piste :

IBM accusé de complicité du génocide en 1940

http://membres.multimania.fr/corruptn/08-31.htm

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