Intelligence artificielle: un nouveau modèle informatique du développement du cerveau

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 sur l'intelligence artificielle (L'intelligence artificielle ou informatique cognitive est la « recherche de moyens...) neuronale.


L'étude a été réalisée par un groupe international de chercheuses et chercheurs de l'Institut Pasteur et de Sorbonne Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) à Paris, ainsi que du CHU Sainte-Justine, de Mila - l'Institut 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 -, 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 interne du cerveau 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 extérieur et manipule les schémas appris (par le biais de la mémoire) qui ne sont plus accessibles à la perception.

Vers une conscience artificielle

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 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.

Le modèle résout trois tâches de complexité 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 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 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 de deux cerveaux en interaction. Cet arrimage 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. Les futurs modèles feront un pont entre l'intelligence artificielle et le seul système connu doté d'une conscience sociale avancée: le cerveau humain.