Qu’est-ce que le cerveau pour l’intelligence artificielle ?

Le cerveau reconfiguré

Citation : Fraser, P. (2019), « Intelligence artificielle, le fantasme de la conscience », Panoramas, repères et fragments, vol. 1 n° 2, Paris : Éditions V/F, p. 31-33.


Deux grandes tendances orientent présentement les recherches en intelligence artificielle : (i) une intelligence artificielle générale de niveau humain et (ii) une intelligence artificielle embarquée en contact avec son environnement et en mesure d’agir sur lui. L’une des méthodes pour parvenir à un tel résultat consiste à émuler le fonctionnement du cerveau humain. L’idée est la suivante : réaliser une copie exacte d’un cerveau humain et la répliquer sur un substrat non biologique. Dans l’état actuel des connaissances et des technologies, ce substrat est celui des puces de silicium. Pour bien comprendre pourquoi cette idée a pu émerger dans le champ scientifique, il faut tout d’abord commencer par comprendre ce que les neurosciences, pour leur part, proposent.

Le cerveau d’un vertébré, comme n’importe lequel organe du corps, est composé de cellules. Plusieurs de ces cellules, les neurones en particulier, sont des dispositifs électrochimiques extrêmement performants dont la fonction première est de traiter les signaux électriques reçus. Le neurone est composé d’un corps cellulaire (péricaryon ou soma) et de deux types de prolongements, l’axone et les dendrites. Sans trop entrer dans les détails techniques, il est possible de résumer la chose en disant que les dendrites reçoivent les signaux en provenance d’autres neurones (input), que le corps cellulaire traite le signal (processing ou computation), et que l’axone transmet aux autres neurones le signal traité (output) à travers la synapse (zone de contact biochimique entre deux neurones).

À lui seul, le cerveau humain comporte environ 80 milliards de neurones. C’est ce que l’on appelle une structure massivement et parallèlement connectée formant ainsi un réseau extrêmement complexe d’interconnexions nommé connectome. Mais, les neurones ne sont pas confinés au seul système nerveux central — cerveau et moelle épinière —, puisque, l’intestin, à lui seul, en comportent environ 500 millions. Le système nerveux périphérique, pour sa part, est constitué d’un complexe réseau de neurones qui a pour rôle, dans un premier temps, de transmettre au cerveau les impulsions électriques en provenance de l’ensemble des régions du corps — la peau, l’intestin, le foie, les reins, le cœur, les poumons, le pancréas, etc. —, et dans un deuxième temps, de recevoir les impulsions électriques en provenance du cerveau à travers la moelle épinière.

En ce qui concerne l’activité cérébrale, celle-ci est essentiellement le résultat d’une interaction à la fois chimique et électrique. Plus spécifiquement, l’activité d’un neurone est régulée par des neurotransmetteurs comme la dopamine et la sérotonine, entre autres. Ces composés chimiques que sont les neurotransmetteurs sont produits par des neurones spécialisés qui les diffusent partout dans le cerveau. Par exemple, la gamme de médicaments qui traitent les problèmes de l’humeur agit justement sur la capture ou la recapture des neurotransmetteurs au niveau des synapses, rééquilibrant ainsi l’activité cérébrale. Le processus est ici largement simplifié, mais l’idée générale est là.

Le cerveau humain, tout comme celui des vertébrés, n’est pas seulement constitué de neurones. Il comporte également un système vasculaire élaboré qui, à travers le sang, l’alimente en énergie et en oxygène, afin de lui permettre de fonctionner adéquatement. Il comporte également un nombre imposant de cellules gliales qui, non seulement maintiennent en place, grosso modo, toute la structure cérébrale, mais contribuent également à l’activité électrique cérébrale globale.

L’autre caractéristique fondamentale du cerveau réside dans sa plasticité, c’est-à-dire que le cerveau est constamment en train de réorganiser sa propre structure neuronale en fonction des signaux qu’il reçoit de toutes les régions du corps. Par exemple, au moment de la naissance, le cerveau possède déjà ce qui peut être considéré comme un câblage de base destiné à traiter les signaux électriques en provenance de toutes les régions du corps. Pendant les premiers mois de la vie, le cerveau subira une reconfiguration en profondeur où axones et dendrites croîtront comme les racines d’une plante, établissant ainsi de nouvelles connexions à un rythme accéléré dans l’ensemble du cerveau. Tout au long de son existence, le cerveau n’aura de cesse de se reconfigurer en fonction du milieu dans lequel il vit.

Le lecteur aura compris que cette brève description du cerveau n’a rien d’exhaustive, mais aux fins de notre discussion, elle a au moins le mérite de mettre en lumière deux phénomènes : (i) le cerveau traite de l’information (processing) à partir de signaux reçus en provenance de cellules disséminées partout dans le corps (input) dont le résultat du traitement est retourné dans ces mêmes cellules (output) en vue d’une action quelconque (boucle de rétroaction) ; (ii) la plasticité, c’est-à-dire que le cerveau a la capacité de reconfigurer son propre réseau neuronal en fonction des signaux reçus.

© Pierre Fraser (Ph.D.), sociologue, 2020
© Photo entête, ShutterStock


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Trois étapes doivent être réalisées pour émuler le fonctionnement d’un cerveau : (i) cartographier en haute résolution un cerveau jusqu’à un niveau submicronique ; (ii) simuler en temps réel, dans un ordinateur, l’activité électrochimique de tous les neurones et de l’ensemble de toutes les connexions du cerveau qui les relient entre eux ; (iii) interfacer la simulation avec un environnement externe dans un substrat non biologique. De là, Ray Kurzweil pense qu’il sera possible, vers 2050, de télécharger un cerveau dans un ordinateur.


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