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Spaun, un cerveau artificiel pour mieux comprendre le cerveau humain

Il s’appelle Spaun. Sa particularité : il est le réseau neuronal le plus représentatif du cerveau humain. Avec ses 2,5 millions de neurones informatiques, il est capable de répondre à 8 types de requêtes. C’est peu par rapport aux capacités cérébrales humaines, mais le prototype tend à être amélioré. De plus, ce ne sont pas ses succès qui le rendent unique, mais plutôt ses échecs

Notre cerveau garde en lui de nombreux secrets sur son fonctionnement. Des modèles artificiels du cerveau en fonctionnement, comme Spaun, nous aideront peut-être à en saisir un certain nombre. © por adrines, arteyfotografia.com Notre cerveau garde en lui de nombreux secrets sur son fonctionnement. Des modèles artificiels du cerveau en fonctionnement, comme Spaun, nous aideront peut-être à en saisir un certain nombre. © por adrines, arteyfotografia.com

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Les animaux, dont l’être humain, sont dotés d’un cerveau complexe, alternant ou combinant diverses activités, comme la mobilité, la vision, la mémorisation, etc. Face à l’étendue des mystères autour de notre matière grise, les scientifiques tentent de développer des cerveaux artificiels qui diffèrent des superordinateurs. Ces premiers sont conçus pour imiter le fonctionnement de l’encéphale quand ces derniers doivent trouver le plus vite possible la meilleure solution à un problème très complexe.

Par exemple, le Blue Brain Project lancé par IBM imite la structure spatiale et la connectivité du cerveau humain. En revanche, les cerveaux artificiels ne produisent aucun comportement : ils ne voient rien, n’ont aucune mémoire ou ne reconnaissent pas un objet qu’on leur présente.

Les choses vont désormais changer avec Spaun. Développé par des chercheurs de l’université de Waterloo (Canada), ce cerveau artificiel vient de révéler son potentiel dans la revue Science. Il est capable de dessiner ce qu’il voit à l’aide d’un œil virtuel et d’un bras robotisé, et il sait reconnaître les nombres écrits manuellement par différentes personnes. Il peut aussi répondre à des questions portant sur des séries de nombres ou encore terminer un dessin après en avoir vu un ou plusieurs modèles.

Cette capture d'écran montre Spaun (dessiné comme un cerveau humain) lors d'un exercice d'écriture. Ce cerveau artificiel analyse les données qu'on lui fournit, réfléchit et répond. © CTN Waterloo, Youtube
Cette capture d'écran montre Spaun (dessiné comme un cerveau humain) lors d'un exercice d'écriture. Ce cerveau artificiel analyse les données qu'on lui fournit, réfléchit et répond. © CTN Waterloo, Youtube

Spaun, imitateur de cerveau humain

En tout, Spaun est en mesure de compléter 8 types de requêtes différents, grâce à un réseau de 2,5 millions de neurones artificiels. C’est bien peu en regard de la centaine de milliards de neurones d’un cerveau humain. Mais Spaun a été conçu pour ressembler à certaines régions spécifiques : le cortex préfrontal, le ganglion basal et le thalamus.

Ainsi, comme le décrit Chris Eliasmith, qui a supervisé le travail, « en fonction de ce qui se passe dans le cortex, il prend l’information depuis une région du cortex et l’envoie dans une autre. Chaque fois qu’il fait cela, il met à jour l’état du cortex et essaie de comprendre quelle est la meilleure chose à faire ensuite. »

Là où Spaun nous ressemble, c’est qu’il commet les mêmes erreurs que nous et manifeste des comportements identiques. Lorsqu’on lui pose une question, il marque un temps d’hésitation, ou plutôt de réflexion, d’une durée équivalente à celui d’un être humain. Aussi, s’il doit mémoriser une liste de nombres, il se trompe si celle-ci est trop longue. De plus, il se souvient mieux des nombres du début et de ceux de la fin, victime comme nous des phénomènes de primauté et de récence. Les premiers nombres assimilés sont les plus répétés, ils intègrent donc la mémoire à moyen terme (primauté). Les nombres à la fin de la liste sont les derniers récités et n’ont pas encore quitté la mémoire à court terme (récence).

Chris Eliasmith est l'un des concepteurs de Spaun, nom de code pour Semantic Pointer Architecture Unified Network. © Université de Waterloo
Chris Eliasmith est l'un des concepteurs de Spaun, nom de code pour Semantic Pointer Architecture Unified Network. © Université de Waterloo

À l’interface entre neurologie et intelligence artificielle

On reste malgré tout très loin des performances humaines, car Spaun nécessite une grande puissance de calcul pour effectuer la moindre de ses actions. Mais les applications qui pourraient découler de ce type de projet sont nombreuses, autant en neurologie qu’en nouvelles technologies.

Ce serait un outil pertinent pour mieux comprendre le fonctionnement et l’organisation du cerveau humain, doté d’une grande variabilité. Il pourrait aussi devenir le cobaye d’expériences qu’on ne peut pratiquer sur les humains, du fait de leur immoralité. Ainsi, on éteindrait peu à peu ses neurones, à la même vitesse que les neurones humains meurent avec l’âge, de manière à préciser l’impact du vieillissement sur les capacités intellectuelles et cognitives.

Des robots à l'intelligence artificielle plus flexible

Spaun pourrait aussi intégrer les robots ou les outils d’intelligence artificielle, de manière à leur conférer plus de flexibilité. Ceux-ci sont conçus pour répondre de manière spécifique à un stimulus donné. Avec Spaun ou des modèles ultérieurs plus évolués, ils pourraient faire preuve d’un peu plus d’adaptabilité. Exactement comme nous le faisons.

Dès maintenant, les chercheurs canadiens travaillent à la mise à niveau de leur cerveau artificiel pour intégrer de nouvelles fonctions et améliorer encore son temps de réponse. Malgré les progrès dans l’informatique, il faudra encore de longues années avant qu’un ordinateur puisse modéliser parfaitement notre matière grise…


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