Intelligence artificielle: un nouveau modèle informatique du développement du cerveau

Publié par Adrien le 21/09/2022 à 09:00
Source: Université de Montréal
Une étude publiée le 19 septembre dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences présente un nouveau modèle neuro-informatique du cerveau humain qui pourrait permettre de mieux comprendre la façon dont le cerveau développe des capacités cognitives complexes et de faire progresser la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) sur l'intelligence artificielle (L'intelligence artificielle ou informatique cognitive est la « recherche de moyens...) neuronale.


Crédit: Getty

L'étude a été réalisée par un groupe international de chercheuses et chercheurs de l'Institut Pasteur (L’Institut Pasteur est une fondation française privée à but non lucratif qui...) et de Sorbonne (La Sorbonne est un complexe monumental du Quartier latin de Paris. Elle tire son nom du...) Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) à Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...), ainsi que du CHU Sainte-Justine, de Mila - l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) québécois d'intelligence artificielle - et de l'Université de Montréal (L’Université de Montréal est l'un des quatre établissements d'enseignement...). Guillaume (Guillaume est un prénom masculin d'origine germanique. Le nom vient de Wille, volonté et Helm,...) Dumas, de Mila et d'IVADO - l'Institut de valorisation des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) -, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) au CHU Sainte-Justine et professeur agrégé à la Faculté de médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la...) de l'UdeM, fait partie de cette équipe de recherche.

Ce modèle, qui a fait la couverture de la revue, décrit le développement neuronal sur trois niveaux hiérarchiques de traitement de l'information. Le niveau sensorimoteur explore comment l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...) du cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite...) intègre des régularités statistiques à partir de la perception sous forme de schémas et les coordonne avec l'action. Ensuite, le niveau cognitif examine la façon dont le cerveau combine ces schémas de manière contextuelle. Enfin, le niveau conscient considère comment le cerveau se dissocie du monde (Le mot monde peut désigner :) extérieur et manipule les schémas appris (par le biais de la mémoire) qui ne sont plus accessibles à la perception.

Vers une conscience artificielle


Guillaume Dumas Crédit: Stéphane Dedelis, CHU Sainte-Justine
Les recherches de l'équipe donnent des indices sur les mécanismes biologiques qui sous-tendent la cognition grâce à l'accent mis par le modèle sur l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein...) entre deux types fondamentaux d'apprentissage (L’apprentissage est l'acquisition de savoir-faire, c'est-à-dire le processus...): l'apprentissage hebbien, qui est associé à la régularité statistique (La statistique est à la fois une science formelle, une méthode et une technique. Elle...) (c'est-à-dire à la répétition) - ou, comme l'a dit le neuropsychologue Donald Hebb, "les neurones qui s'activent ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) se connectent ensemble" -, et l'apprentissage par renforcement, associé à la récompense et au neurotransmetteur (Les neurotransmetteurs, ou neuromédiateurs, sont des composés chimiques...) de dopamine (La dopamine est un neurotransmetteur appartenant aux catécholamines et donc issue de l'acide...).

Le modèle résout trois tâches de complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par...) croissante à tous ces niveaux, de la reconnaissance visuelle à la manipulation cognitive des percepts conscients. Chaque fois, l'équipe proposait un nouveau mécanisme de base au modèle pour lui permettre de progresser davantage.

Les résultats mettent en lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) deux mécanismes fondamentaux pour le développement à plusieurs niveaux des capacités cognitives dans les réseaux neuronaux biologiques: 1) l'épigenèse synaptique ou l'apprentissage hebbien à l'échelle locale et l'apprentissage par renforcement à l'échelle globale; 2) les dynamiques auto-organisées, issues de l'activité spontanée et de l'équilibre entre les neurones excitateurs et inhibiteurs.

"Notre modèle démontre comment la convergence (Le terme de convergence est utilisé dans de nombreux domaines :) entre les neurosciences (Les neurosciences correspondent à l'ensemble de toutes les disciplines biologiques et...) et l'intelligence artificielle met en évidence les mécanismes biologiques et les architectures (Architectures est une série documentaire proposée par Frédéric Campain et Richard Copans,...) cognitives qui peuvent alimenter le développement de la prochaine génération de systèmes d'intelligence artificielle et même, à terme, conduire à une conscience artificielle", déclare Guillaume Dumas, ajoutant que, pour atteindre cette étape, il faudra à priori intégrer également la dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une...) sociale de la cognition humaine.

Les prochains travaux doivent maintenant viser cette intégration. L'équipe a déjà réalisé la première simulation biophysique (La biophysique est une discipline à l'interface de la physique et la biologie où les outils...) de deux cerveaux en interaction. Cet arrimage (L’arrimage, dans le domaine de l’astronautique, est la fixation d’une charge...) aux réalités biologiques et sociales permet déjà d'approfondir notre compréhension des mécanismes fondamentaux qui sous-tendent la cognition humaine et ses troubles, notamment l'autisme (Le terme autisme tend a désigner aujourd'hui un trouble affectant la personne dans trois...). Les futurs (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) modèles feront un pont (Un pont est une construction qui permet de franchir une dépression ou un obstacle (cours...) entre l'intelligence artificielle et le seul système connu doté d'une conscience sociale avancée: le cerveau humain.
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