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Le langage, Darwin et la sélection naturelle

Dossier - Langage : des robots pour comprendre l'origine de la parole
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Il y a très longtemps, les humains ne produisaient que des grognements inarticulés. La question de savoir comment ils en sont venus à parler est l'une des interrogations les plus difficiles qui soient posées à la science. La robotique peut nous aider à mieux comprendre le langage et les origines de la parole. Un voyage fascinant.

  
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Il est naturel de se demander d'où vient l'organisation du langage et comment un tel code conventionnel et partagé a pu se former dans une société d'agents qui ne disposaient pas déjà de conventions. Charles Darwin a donné une première réponse avec le concept de « sélection naturelle ».

Le langage des abeilles. © Riccardo Meneghini CC by-nc 2.0

Deux types de réponses doivent être apportés.

Les systèmes sonores et Lindblom

Le premier type est une réponse fonctionnelle : il établit la fonction des systèmes sonores, et montre que les systèmes qui ont l'organisation que nous avons décrite sont efficaces pour remplir cette fonction.

Cela a par exemple été proposé par Lindblom (1992) qui a montré que les régularités statistiques des répertoires de phonèmes pouvaient être prédites en recherchant quels étaient les systèmes de vocalisations les plus efficaces. Ce type de réponse est nécessaire, mais non suffisant : il ne permet pas d'expliquer comment l'évolution (génétique ou culturelle) pourrait avoir trouvé cette structure quasi optimale, ni comment une communauté linguistique fait le « choix » d'une solution particulière parmi les nombreuses solutions quasi optimales.

  • L'exemple des ruches d'abeilles
Les cellules dans les ruches des abeilles ont une forme hexagonale parfaite. © DR

Darwin et la sélection naturelle

Comment les abeilles en sont-elles venues à bâtir de telles structures ? Un premier élément de réponse apparaît si l'on remarque que l'hexagone est la forme qui nécessite le moins de cire pour couvrir un plan avec des cellules d'une surface donnée. Donc l'hexagone permet aux abeilles d'économiser de l'énergie métabolique, ce qui leur permet de mieux survivre et de se répliquer plus efficacement que si elles construisaient d'autres formes.

On peut donc fournir l'explication néo-darwinienne classique suivante : les abeilles ont dû commencer par construire des formes aléatoires, puis par le jeu des mutations aléatoires et de la sélection naturelle, petit à petit, les formes plus efficaces ont été sélectionnées, jusqu'à ce qu'on en arrive à l'hexagone parfait, forme optimale. Maintenant, il se trouve qu'un génome qui conduirait à des abeilles qui construisent exactement des hexagones, doit être assez complexe et est pour le moins une aiguille dans une botte de foin ! Or, il semble que la version classique du mécanisme néo-darwinien avec mutation aléatoire-sélection ne soit pas de manière évidente assez efficace pour avoir permis à la sélection naturelle d'avoir trouvé un tel génome. L'explication n'est donc pas suffisante.

D'Arcy Thompson et les ruches d'abeilles

D'Arcy Thompson l'a complétée. Il s'est aperçu que lorsque des cellules de cire de forme pas trop tordues étaient chauffées comme elles le sont par le battement des ailes des abeilles, elles ont à peu près les mêmes propriétés physiques que des gouttes d'eau qu'on entasse les unes sur les autres. Et justement, il se trouve que quand on entasse des gouttes d'eau les unes sur les autres, elles prennent spontanément la forme d'hexagones !

Ainsi, D'Arcy Thompson montre que la sélection naturelle n'a pas eu besoin de trouver des génomes qui préprogrammaient précisément la construction d'hexagones, mais seulement des génomes qui faisaient construire aux abeilles des cellules à peu près rondes, pas trop tordues, et à peu près de la même taille, et que la physique faisait le reste ! Il a ainsi montré comment des mécanismes physiques auto-organisés (bien que le terme n'existait pas encore) pouvaient contraindre l'espace des formes et faciliter grandement le travail de la sélection naturelle.

En particulier, il se peut que la recherche darwinienne « naïve » avec des mutations aléatoires ne se révèle pas suffisamment efficace pour trouver des structures complexes comme celles de la parole : l'espace de recherche est trop grand (Ball, 2001).

Comment la sélection naturelle a-t-elle trouvé ces structures ?

C'est pourquoi un second type de réponse est nécessaire : il faut aussi établir comment la sélection naturelle a pu trouver ces structures. On peut pour cela montrer comment l'auto-organisation a pu contraindre l'espace de recherche et aider la sélection naturelle. Cela peut être fait en montrant qu'un système beaucoup plus simple s'auto-organise spontanément en formant la structure que l'on cherche à expliquer. En fait, nous reprenons pour la question de l'origine de la parole la même structure argumentative que celle de D'Arcy Thompson (1932) à propos de l'explication des formes hexagonales des cellules de cires dans les ruches des abeilles (voir l'image ci-dessus).

Nous allons donc présenter maintenant un tel système et montrer comment des prémisses relativement simples d'un point de vue évolutionnaire peuvent conduire à la formation auto-organisée de codes de la parole.