Une équipe de chercheurs du CNRS est parvenue à développer les premières bribes d'une technologie qui sera peut-être amenée à révolutionner notre manière de concevoir l'intelligence artificielle. Concrètement, ils ont réussi a s'inspirer de la manière dont fonctionne le cerveau humain pour fabriquer des connexions neuronales artificielles. Cela pourrait grandement améliorer les capacités d'apprentissage des IA... et surtout, leur permettre d'apprendre des choses de manière autonome.
Réseau neuronal artificiel, vue d'artiste / Shutterstock
Le biomimétisme, ou le fait de s'inspirer de la manière dont fonctionne la nature pour concevoir de nouvelles technologies, est une manière de procéder qui est utilisée de longue date. Vous connaissez sans doute le principe du scratch, dont les crochets agrippants s'inspirent directement des graines de bardane qui restent accrochées aux vêtements. Vous connaissez le Kevlar, dont la structure ultrarésistante est copiée sur celle de la soie d'araignée. Mais aujourd'hui, grâce aux avancées scientifiques, on parvient à prendre pour modèles des structures de plus en plus complexes... comme nos propres cerveaux !
Récemment, de grandes avancées dans le domaine du développement de l'intelligence artificielle ont été réalisées grâce à des technologies innovantes, qui s'inspirent de la structure du cerveau humain — prouvant qu'il s'agit d'une piste d'avenir dans ce domaine. Et oui : pour apprendre à une machine à penser, quoi de mieux que de tenter directement de recréer un véritable cerveau mécanique ?
© Sören Boyn / Unité mixte de physique CNRS/Thales
Évidemment, comme vous vous en doutez, ce n'est pas aussi simple que cela : le cerveau est probablement l'organe le plus complexe du corps humain, et même sur le plan purement biologique, il reste encore de nombreuses choses que l'on commence à peine à comprendre au regard de sa manière de fonctionner. Ce que l'on désigne aujourd'hui sous le terme de « réseau de neurones artificiels » est en réalité un ensemble d'algorithmes, qui ne fait que s'inspirer très schématiquement du fonctionnement des neurones biologiques. Quoi qu'il en soit, ces algorithmes peuvent être « entraînés » et sont capables d'imiter, dans une certaine mesure, les facultés d'apprentissage du cerveau humain — mais avec la technologie conventionnelle, ses capacités se trouvent très limitées, et les réseaux neuronaux artificiels ne peuvent pas imiter de manière compacte et économe en énergie leur modèle original naturel.
C'est ici qu'interviennent nos synapses artificielles ! Dans le cerveau biologique, il existe des sortes de filaments, appelés axones, qui permettent de relier les neurones entre eux. Ces axones permettent aux cellules de s'échanger des informations par le biais de connexions, qui sont les fameuses synapses. Les neurones s'échangent des impulsions nerveuses dans cette zone de contact, grâce aux neurotransmetteurs et récepteurs. Vous vous souvenez de vos cours de biologie ? Eh bien là, les chercheurs ont réussi à recréer ce principe, mais pour faire communiquer des neurones artificiels !
La synapse est l'espace de connexion entre deux neurones / DR
Une équipe de chercheurs du CNRS , deThales et des Universités de Bordeaux, de Paris-Sud, et d'Evry se sont inspirés de ce mécanisme pour concevoir un nano-composant électronique, le memristor. Ce dernier peut, entre autres, ajuster sa résistance sous l'action d'impulsions électriques, similaires à celles des neurones. « Si la résistance est faible, la liaison synaptique est forte, si la résistance est forte, la liaison est faible. C'est cette capacité de la synapse à adapter sa résistance qui permet l'apprentissage, » expliquent les chercheurs qui ont publié leurs travaux dans la revue Nature Communications.
Grâce à la connexion permise par ces synapses artificielles, leur réseau neuronal est capable de traiter les données, non pas au moyen de circuits logiques numériques classiques (comme le fait la carte mère de votre ordinateur, par exemple) mais bien grâce à des éléments qui imitent, en forme simplifiée, la structure des neurones et des synapses du cerveau biologique ! Donc, lorsqu'un tel réseau est exposé à de nouvelles données, il apprend, et les synapses artificielles ajustent l'intensité de leurs connexions. Le réseau imite ainsi la manière dont le cerveau reconnaît la parole et les images qui lui parviennent grâce à nos organes sensoriels...
« Le processus d'apprentissage de notre cerveau est lié à nos synapses, qui assurent la connexion entre les neurones. Plus la synapse est stimulée, plus cette liaison se renforce, et plus l'apprentissage s'améliore », explique le CNRS dans un communiqué.
Au-delà de la prouesse technique, les synapses artificielles pourraient bel et bien paver la voie à de toutes nouvelles technologies innovantes dans le domaine des intelligences artificielles.
