Malgré les progrès fulgurants de l’intelligence artificielle ces dernières années, le cerveau humain conserve un avantage indéniable sur les ordinateurs dans sa capacité à transférer des compétences et à apprendre à partir de différentes tâches. Une nouvelle étude met en lumière la manière dont nous parvenons à cet exploit.
Menée par une équipe de l’Université de Princeton, cette recherche n’a pas été réalisée directement sur des humains, mais sur des animaux dont la biologie et la fonction cérébrale sont très proches des nôtres : les macaques rhésus (Macaca mulatta).
Ces singes ont été amenés à identifier des formes et des couleurs sur un écran, tout en regardant dans des directions spécifiques pour fournir leurs réponses. Pendant cette période, des scans cérébraux ont permis d’observer les schémas d’activité au sein des cerveaux des animaux.
Les résultats des scans ont révélé que les cerveaux des macaques utilisaient différents blocs de neurones – que les chercheurs ont appelés « Lego cognitifs » – pour réaliser les tâches. Ces blocs existants peuvent être réutilisés et recombinés pour de nouvelles tâches, témoignant d’une flexibilité neuronale que même les modèles d’IA les plus avancés ne peuvent égaler.
« Les modèles d’IA à la pointe de la technologie peuvent atteindre des performances humaines, voire au-delà, sur des tâches individuelles, » explique Tim Buschman, neuroscientifique à Princeton. « Mais ils ont du mal à apprendre et à exécuter de nombreuses tâches différentes. »
« Nous avons découvert que le cerveau est flexible car il peut réutiliser des composants de la cognition dans de nombreuses tâches. En assemblant ces « Lego cognitifs », le cerveau est capable de construire de nouvelles tâches. »
Dans la vidéo ci-dessous, les animaux devaient faire la différence entre des formes et des couleurs au cours de trois tâches distinctes mais reliées, nécessitant un apprentissage continu et l’application des connaissances d’une tâche à l’autre.
Les blocs cognitifs identifiés par les chercheurs étaient principalement concentrés dans le cortex préfrontal, une région liée aux fonctions cognitives supérieures telles que la résolution de problèmes, la planification et la prise de décisions. Cette zone semble jouer un rôle crucial dans la flexibilité cognitive.
Les chercheurs ont également remarqué que lorsque certains blocs cognitifs n’étaient pas nécessaires, leur activité diminuait, suggérant que le cerveau peut mettre de côté des « Lego neuronaux » pour mieux se concentrer sur la tâche en cours.
« Je pense à un bloc cognitif comme à une fonction dans un programme informatique, » déclare Buschman. « Un ensemble de neurones peut discriminer une couleur, et son output peut être associé à une autre fonction qui déclenche une action. Cette organisation permet au cerveau d’accomplir une tâche en exécutant chacune des composantes de manière séquentielle. »
Cette dynamique explique comment les singes, et possiblement les humains, peuvent s’adapter à des défis et à des tâches qu’ils n’ont jamais rencontrés auparavant, utilisant leurs connaissances pour les relever, une compétence où l’intelligence artificielle actuelle peine encore.
À long terme, les chercheurs estiment que leurs découvertes pourraient aider à développer des IA plus adaptées à de nouvelles tâches. Leur travail pourrait également être bénéfique dans le développement de traitements pour des troubles neurologiques et psychiatriques où les personnes ont des difficultés à appliquer leurs compétences dans de nouveaux contextes.
Pour l’heure, ces Lego cognitifs montrent, à un niveau fondamental, en quoi nos cerveaux sont plus flexibles et adaptables que les modèles d’IA, qui souffrent d’oubli catastrophique : une faiblesse qui empêche les réseaux neuronaux d’apprendre des tâches successives sans perdre la capacité de réaliser la dernière qu’ils ont entraînée.
Bien que le changement de tâches ne soit pas idéal pour notre cerveau, appliquer ce que nous savons d’une tâche à une autre peut s’avérer être un raccourci utile.
« Si, comme le suggèrent nos résultats, le cerveau peut réutiliser des représentations et des calculs d’une tâche à l’autre, cela pourrait permettre une adaptation rapide aux changements environnementaux, que ce soit par l’apprentissage d’une représentation appropriée sous feedback de récompense ou par le rappel de cette représentation de la mémoire à long terme, » concluent les chercheurs.
Cette recherche a été publiée dans la prestigieuse revue Nature.
Points à retenir
- Le cerveau humain démontre une flexibilité cognitive supérieure à celle de l’IA.
- Des études sur les macaques permettent d’éclairer les mécanismes d’apprentissage des humains.
- La réutilisation des neurones, ou « Lego cognitifs », est clé pour l’adaptabilité.
- Le cortex préfrontal est crucial pour des fonctions cognitives supérieures.
- Le potentiel de ces découvertes pourrait influencer l’entraînement des IA et aider dans le traitement des troubles neurologiques.
En fin de compte, cette recherche soulève des questions fascinantes sur la nature de l’intelligence humaine face à l’intelligence artificielle. Il est captivant d’explorer comment des mécanismes de pensée profondément enracinés nous permettent d’évoluer et de nous adapter, alors même que les machines restent limitées par des structures rigides. Cette dynamique, qui met en lumière notre capacité à l’innovation et à la créativité, est sans aucun doute un sujet de discussion enrichissant pour notre avenir.