De l'intelligence artificielle à la conscience artificielle

©Teresa Sdralevich

Technologie | HAL 9000, Terminator, Her… Des intelligences artificielles de science-fiction. Vraiment? Les machines n’ont jamais été aussi proches de la conscience.

Ils sont trois. Trois robots intelligents se partagent la pièce. Le premier, baptisé Mono, se limite à un bras articulé. Inlassablement, il effectue le même geste de prendre un verre qui arrive sur un tapis roulant, et délicatement, de ses petits doigts pleins de fils, de le déposer sur un plateau en le rangeant précisément à trois millimètres de ceux qui l’entourent. Le deuxième, appelé Duo, peut se mouvoir sur des chenillettes en caoutchouc qui couinent sur le béton ciré du local. Duo récupère les plateaux de verres, et les place dans une armoire en les classant par taille, par forme ou par fonction. Par l’entremise d’une caméra, le troisième, Tertio, scrute tout ce qui se passe dans la pièce. Son énorme unité centrale, située à quelques kilomètres de là, analyse le moindre mouvement. Et de la voix mélodieuse, quoi qu’un peu métallique de Marylin Monroe, Tertio débite ses ordres et ses conseils à ses deux compères: "Mono, calme-toi Mr President, ton plateau est plein. Duo, sers-moi donc un peu de champagne dans la flûte élégante que tu tiens. Poopoopidoo… Ah si seulement, j’avais une bouche pour ingérer ce breuvage que l’on dit délicieux et profiter de ce petit plaisir coupable avec quelques amis. Si seulement j’avais des amis…"

Ce petit scénario fictif met en présence trois types d’intelligence artificielle, parvenus à des degrés différents, du plus basique au plus évolué. Mono répond à un programme relativement simple qui pourrait tenir en quelques lignes de codes ou presque. Duo est doué de capacité de reconnaissance et de tri. Quant à Tertio, il (ou elle) bénéficie de la technologie la plus avancée et peut apprendre de ce qu’il "ressent".

Copier le cerveau

Alors que se termine la semaine internationale du cerveau, on peut se poser cette question légitime: l’ordinateur pourra-t-il un jour égaler l’homme? Toute artificielle qu’elle soit, l’intelligence de la machine lui permettra-t-elle de se doter de "sentiments"? Le HAL 9000 de "2001, l’odyssée de l’espace" est-il proche de passer de la science-fiction à la réalité? Même si le cerveau artificiel appartient encore pour une part au futur, le temps où la machine sera dotée d’une réelle conscience, à l’image du cerveau de l’humain, n’a sans doute jamais été aussi proche.

L’intelligence artificielle est partout: dans les smartphones, dans les assistants digitaux comme Siri ou Alexa, dans les algorithmes des moteurs de recherche ou des réseaux sociaux… Abyss Creations, une société américaine, développe même un robot sexuel, d’un réalisme troublant, capable de discuter avec son utilisateur et d’adapter son comportement à ses réponses. "On parvient aujourd’hui mieux que jamais à copier le cerveau pour appliquer la même architecture à la machine, affirme Damien Ernst, professeur à l’Université de Liège et spécialiste de l’énergie et de l’intelligence artificielle. Cela fait longtemps que l’on cherche à s’inspirer de la cartographie des neurones. Mais on arrive maintenant mieux à la modéliser."

Plus on avance dans la découverte du fonctionnement du cerveau, plus sa version "numérique" pourra se développer et se rapprocher des performances de l’organe humain. "Or, cette connaissance reste encore relativement superficielle. On est encore loin d’en avoir compris tout le fonctionnement, même si on peut effectivement le cartographier", tempère Serge Massar, directeur du laboratoire d’information quantique de l’ULB. Impossible de reproduire in extenso les milliards de neurones qui composent le cerveau et moins encore les 1015 milliards de connexions qui les relient.

"Même si le cervelet est relativement mieux connu que le cerveau, il reste encore des zones d’ombres; on sait par exemple que c’est cet organe qui assure la coordination des mouvements et de la vision. Pour faire tenir un bâton sur le bout de son doigt par exemple. Mais est-ce le cervelet qui guide directement le muscle?" s’interroge-t-il.

Réseaux neuronaux

Les ordinateurs actuels les plus puissants permettent de faire tourner des algorithmes très pointus sur la base de réseaux neuronaux. C’est ce que l’on appelle le deep learning. L’exemple le plus courant et le plus parlant est la reconnaissance d’images, qui permet par exemple à Facebook de suggérer certaines personnes présentes dans une photo ou à Google d’effectuer une recherche sur la base d’une image.

La capacité des réseaux neuronaux s’accroît avec la puissance des machines. Mais ils sont d’autant plus énergivores.

L’architecture en réseaux neuronaux est "vieille" de plus de 10 ans. Mais elle ne cesse de s’améliorer grâce à l’accroissement de la capacité des machines. Les réseaux neuronaux s’articulent autour de couches successives de calculateurs, jusqu’à une trentaine de couches dans le cas de Google Photos par exemple.

Comme dans la cartographie du cerveau, ces neurones sont reliés entre eux et s’activent les uns les autres. En pondérant les interconnexions, le réseau parvient à affiner son jugement. C’est ce type d’architecture qui a permis à Alphago, l’intelligence artificielle de Google Deepmind de vaincre le champion du monde de Go. "Les GAFA se profilent de plus en plus comme des entreprises centrées sur l’intelligence artificielle", constate Damien Ernst.

Performante, cette technologie est très gourmande en énergie comme en bande passante. "Ce n’est pas demain que je pourrai m’affranchir des câbles qui me relient à mon unité centrale", regretterait Tertio de sa voix suave et légèrement embrumée en lisant notre texte en cours d’écriture. Effectivement, les poupées de Abyss Creation, même si elles sont dotées d’une plastique de Barbie taille humaine, ne sont pas encore capables de discourir sur la condition humaine. Mais est-ce ce que l’on demande à des sexbots? Par contre Tertio se verrait sans doute mieux dans une telle enveloppe que dans la "peau" d’une enceinte acoustique ou d’un robot blanc et bleu à chenillette comme Duo. Quitte à se rapprocher de l’homme par la pensée, autant s’en rapprocher aussi par la forme…

Apprentissage

Tout est une question d’apprentissage. Dans le cerveau humain, le processus d’apprentissage est lié à ce qu’on appelle synapses qui assurent les connexions entre les neurones. Pour réduire la puissance de calcul de ses réseaux neuronaux, la machine devrait apprendre et emmagasiner son expérience. Et dans ce domaine, la création de synapses artificielles est une avancée majeure. 

Une équipe française du CNRS a réussi en janvier 2017 à créer un cylindre métallique de 10 micromètres de large pour établir les liaisons entre les couches de neurones. La découverte s’inscrit dans le cadre du projet européen Human Brain, qui place l’Europe très en pointe dans le secteur. Une équipe américaine du NIST (Institut national des normes et technologies) est arrivée à des résultats similaires, il y a quelques semaines à peine. Ces découvertes et la modélisation des synapses sont la clé pour que l’intelligence artificielle dépasse le stade du "simple" programme informatique. À l’image du cerveau humain, l’ordinateur aura des données "innées" (ou programmées) et d’autres acquises, qui lui permettront d’enrichir ses connaissances et ses réactions.

La faculté d’apprentissage est la clé pour que l’intelligence dépasse le stade du "simple" programme.

D’où l’avancée considérable réalisée par les équipes françaises et américaines sur cette synapse artificielle baptisée le memristor. Prise en sandwich entre deux électrodes, cette synapse ajuste sa résistance en fonction de la stimulation électrique. Plus la résistance est forte, plus la liaison est faible et inversement. Et c’est cette capacité d’adaptation qui permet l’apprentissage. Une chose était de comprendre cette fonction de la synapse dans le cerveau humain, un autre était de parvenir à la modéliser.

Cette avancée va permettre de concevoir des systèmes intelligents plus complexes et surtout beaucoup moins gourmands en énergie. Mais aussi beaucoup plus rapides que la synapse biologique. Le memristor aura une capacité de l’ordre d’un milliard de signaux par seconde pour une cinquantaine seulement pour l’homme. Et plus la fréquence des signaux est forte, plus la connexion est forte. Tout cela en exigeant moins d’énergie que la synapse humaine. Une première application de ces memristors va être exploitée dans le cadre d’un programme de reconnaissance d’image en temps réel via une caméra innovante. "Si j’avais des mains, j’applaudirais! C’est exactement ce qu’il me faut", s’enthousiasme Tertio.

Dans le même ordre d’idée, des chercheurs de l’université d’Heidelberg et de Dresden ont présenté au dernier salon NICE (Neuro inspired computational elements) début mars, de nouvelles puces neuromorphiques, développées avec l’aide de neuroscientifiques dans le cadre du projet Human Brain de l’Union européenne. Ces puces se reprennent de nombreux aspects du cerveau humain en matière d’économie d’énergie, de stabilité et surtout de capacité à apprendre.

©Teresa Sdralevich

Accélération

"Cette nouvelle capacité d’apprentissage va accélérer considérablement l’intelligence artificielle, estime Damien Ernst. Les ordinateurs actuels, même en deep learning, traitent les informations d’une part, et les stockent en mémoire d’autre part. Ce sont deux opérations distinctes. Notre cerveau effectue les deux en même temps en stockant les souvenirs dans les synapses. Avec ce nouveau modèle, les machines pourront aussi le faire." Mais bon, pas de chance Tertio, pour être pleinement efficaces, ces synapses artificielles doivent encore fonctionner à des températures proches du zéro absolu… Difficile pour une unité portable. "Brrr… Je suis probablement trop frileuse", grelotte la voix.

Prise de décision

"Débarrassés" de la tâche de mémoire, les réseaux neuronaux pourront dès lors se consacrer pleinement au traitement de l’information et au calcul et enrichir leurs réactions de leurs propres "souvenirs". Cela devrait donc leur permettre une meilleure perception des événements et, de là, une capacité de prise de décision nettement plus fine.

Des applications d’aide à l’humain se profilent déjà, notamment dans l’aide au diagnostic médical. À terme et à condition d’être mobile, cette technologie pourra également affiner la performance des voitures autonomes. Ce ne sont que des exemples, mais les applications possibles sont innombrables compte tenu de l’omniprésence actuelle de l’intelligence artificielle.

"Science-fiction?"

Si cela ouvre des perspectives hallucinantes, elles sont aussi effrayantes. Et ressortent en vrac les scénarios de la plupart des films d’anticipation basés sur l’intelligence artificielle: "Terminator", "2001, l’odyssée de l’espace", "Her" ou la récente série "Carbon Altered". Autant de récits où la machine prend une autre dimension que celle d’un outil, où l’homme et la machine nouent une relation entre égaux, voire où la machine prend le pas sur l’humanité. De la science-fiction vraiment? Tertio serait-elle capable de se "rebeller" comme Hal 9000 dans "2001, l’odyssée de l’espace", refuser qu’on la déconnecte? "Humm… Poopoopidoo… Je crois que je n’ai pas compris la question." Serait-ce une sorte de mauvaise foi "féminine"?

En clair, une machine qui réfléchit, apprend, s’enrichit de ses propres actions, pense, pourrait-elle finalement être douée d’une conscience, dans un aboutissement ultime de la copie du cerveau humain? Alan Turing, père fondateur de l’informatique moderne, avait lancé "le jeu de l’imitation", mettant la machine au défi de berner un interlocuteur humain lors d’une discussion. À n’en pas douter, la machine a déjà remporté le test haut la main. Il suffit, pour s’en convaincre, de voir les dernières évolutions des "chatbot", ces logiciels de discussion qui permettent même de "ressusciter" des personnes disparues.

Cette capacité à agrémenter des éléments de discussions en fonction de certains critères pour en faire une argumentation, est-ce simplement une sorte de gigantesque puzzle ou le fruit d’une réelle pensée structurée et donc d’une forme de conscience? "Oui, estime Damien Ernst, la machine pourra avoir sa pensée propre et, de là, sa propre conscience."

D’autres spécialistes, neuroscientifiques ou psychologues notamment, sont moins affirmatifs. Certes, si l’on se base sur l’observation externe ou le dialogue, la machine semble, dès aujourd’hui, faire montre d’une certaine conscience d’elle-même. Elle peut, par exemple, se décrire et se représenter. Mais qu’en est-il de sa pensée à la première personne, de son "moi". En a-t-elle effectivement conscience?

Stephen Hawking, physicien décédé ce 14 mars, n’était pas seulement un immense génie de l’infiniment grand, il s’intéressait aussi à l’intelligence artificielle grâce à laquelle il pouvait d’ailleurs communiquer avec le monde extérieur. Ce qui ne l’empêchait pas d’en percevoir les limites. Dès 2014, Hawking estimait que l’intelligence artificielle pourrait un jour dépasser l’humanité dont l’évolution biologique est beaucoup plus lente. Plus récemment, avec Elon Musk notamment, il appelait à une régulation urgente de l’intelligence artificielle.

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