Imiter le cerveau humain pour mieux le comprendre

Dans une étude publiée le 19 septembre dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences, un groupe international de chercheurs issus du Québec et de France a présenté un nouveau modèle neuro-informatique du cerveau humain.

Ce modèle, qui décrit le développement neuronal sur trois niveaux hiérarchiques de traitement de l’information, « 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 neuronale », explique l’Université de Montréal, qui y a collaboré.

« Notre modèle démontre comment la convergence entre les neurosciences et l’intelligence artificielle met en évidence les mécanismes biologiques et les architectures cognitives qui peuvent alimenter le développement de la prochaine génération de systèmes d’intelligence artificielle et même, à terme, conduire à une conscience artificielle. »

– Guillaume Dumas, chercheur

Il y a quelques années, des chercheurs de l’université de Manchester avait fait réagir en annonçant qu’ils avaient réussi à concevoir un réseau neuronal artificiel représentant 1 mm2 de cortex cérébral, capable de traiter l’information à la même vitesse que la biologie, grâce à une nouvelle architecture. L’accomplissement, qui a permis de simuler 77 000 neurones en temps réel, témoignait des possibilités de l’intelligence artificielle pour imiter le cerveau humain.

Mais qu’est-ce que le nouveau modèle, qui fait aujourd’hui les manchettes, apporte de nouveau ?

Une conscience artificielle

« 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. »

L’idée est d’apprendre à mieux comprendre les mécanismes biologiques que sollicite la cognition, en étudiant l’interaction entre l’apprentissage hebbien, associé à la répétition, et l’apprentissage par renforcement, associé à la récompense et au neurotransmetteur de dopamine.

Guillaume Dumas

L’équipe de recherche a fait progresser le modèle jusqu’à lui permettre de résoudre trois tâches de complexité croissante, allant 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. »

« Notre modèle démontre comment la convergence entre les neurosciences et l’intelligence artificielle met en évidence les mécanismes biologiques et les architectures cognitives qui peuvent alimenter le développement de la prochaine génération de systèmes d’intelligence artificielle et même, à terme, conduire à une conscience artificielle », explique le chercheur Guillaume Dumas.

La prochaine étape

Il s’agira lors des prochains travaux d’intégrer également la dimension sociale de la cognition humaine. Une première simulation biophysique de deux cerveaux en interaction a déjà été menée.

On prévoit qu’un tel projet permettra d’en apprendre davantage sur les troubles de la cognition humaine, comme ceux du spectre de 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. »

Sur le thème de la neuroscience :

• Article du 7 mai 2022 : [TimeWorld IA] Performance physique, univers et solidarité pour la dernière journée
• Article du 8 novembre 2021 : Un professeur de Mila remporte un prix pour ses recherches en IA et en neurosciences
• Article du 10 août 2021 : Implants cérébraux: la fin du libre arbitre?

Crédit Image à la Une : jesse orrico, Unsplash