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Article. Gertrude, un projet inédit en intelligence artificielle
Jean-Pierre Forestier 05/07/2015

Nous recevons cette lettre de Jean-Pierre Forestier, biophysicien honoraire de l’Université Paul-Sabatier à Toulouse. N'étant pas à même de juger de la pertinence de ce projet, nous avons pensé intéressant de le soumettre à nos lecteurs. Ceux qui le souhairaient pourraient s'adresser à lui à l'adresse jjeanperforg arobase gmail.com
Automates Intelligents

Lettre ouverte à XXX
Unité mixte de physique CNRS/Thales, Palaiseau


Comme biophysicien (relation structure/fonction des protéines) c’est avec le plus grand intérêt que j’ai l’article paru dans le Pour la Science de juin 2015, et notamment quand j’ai vu apparaître le mot « ferroélectrique ».

La non coïncidence des barycentres des charges positives et négatives des protéines forment un champ électrique permanent. Quelques études systématiques sur les propriétés ferroélectriques des protéines ont été publiées dans les années … 1940, et semblent avoir été abandonnées depuis ! Sauf, peut-être, par un chercheur isolé au fond du Texas.

Selon l’hypothèse selon laquelle toutes les fonctions du cerveau, y compris la mémoire d’une structure protéique (que je retiens), ce champ électrique modulerait le signal et la réception les protéines, celles qui portent le même champ « réagiraient ».

Or on peut constater que les protéines sont plastiques. Ceci est en accord avec la plasticité synaptique de Ramon y Cajal. Le champ électrique des protéines est donc plastique. Si on prend comme référence 1,00 ; le vecteur champ pourrait être 0,97 pour un passage du signal, 1,04 au suivant. Ceci pour son module, sachant que la direction dans l’espace varie également.

Comment le cerveau gère-t-il ce flou ? En triant et par des comparaisons statistiques.

Bien avant de savoir compter, un enfant repère facilement, par comparaison, une modification du nombre d’objets qui lui sont présentés. Le tri s’opère à chaque étape de la transmission de l’information. Par exemple, pour 100 informations envoyées par l’œil, un premier tri en retient 10 et le cerveau n’en traite que 1, celles qui l’intéressent. Toujours pour l’œil, le signal passe par quelques neurones « centraux » mais aussi par des neurones périphériques, et le signal suivant par d’autres faisceaux ; centraux et périphériques. La motivation est la même que celle qui a présidé à la naissance de l’Internet par les militaires, ce flou apporte de la sécurité dans la transmission des informations. 

La gestion du cerveau est donc plastique et probabiliste.

Des matériaux qui reproduisent les mêmes champs flous existent. Pour la Science les a signalés il y a quelques années.Quand à la gestion probabiliste, elle fera le bonheur de nos collègues mathématiciens. Le théorème de Nyquist-Shannon pourrait en être une des bases.

Ce sont plus des obstacles philosophiques que mathématiques que je craindrais, présenter le cerveau comme un système probabiliste fera bondir tous les tenants du tout déterminisme. En son temps, Ramon y Cajal a été confronté à une opposition semblable. Considérer l’organisation du système nerveux central comme flou et probabiliste est aussi outrageant pour les conceptions déterministes que le fut en son temps Werner Heisenberg quand il proposa son principe d’indétermination. 

Peu de travaux font référence au « Plastic and Probabilistic” J’ai quand même noté ceux de Catherine Havasi et Jesse Snedeker (qui sont vraisemblablement plus ou moins lié(e)s au MIT, Cambridge, USA) : The Adaptability of Language Specific Verb Lexicalization Biases

Le cerveau ne fonctionne évidemment pas avec un seul type de composant, pas avec une seule protéine, ni même d’un seul système protéique, car c’est un système complexe qu’il faut considérer, avec ses nœuds et ses super-nœuds, autre domaine que les mathématiciens savent gérer.

Ce comparateur à champ plastique et probabiliste (Plastic and Probabilistic Fields Comparator) je l"ai nommé "Gertrude". Gertrude pourrait utilement s’associer à des ordinateurs à memristors (voir article de Pour la Science), et des ordinateurs 01.   

Gertrude permettra une reconnaissance de forme des milliers de fois plus rapides que les computers 01. Et aussi, briller dans le cas suivant :

1° Repérage dans une foule d’une personne qui passe rapidement. Par la vision latérale, le cerveau est interpellé, mais l’information reste floue.
2° Impression d’avoir vu, de connaître cette personne. Toujours floue
3° Vérification, notamment par les yeux, car c’est ce qui change le moins avec l’âge, c’est là que les ordinateurs à memristors et 01 entrent en scène.
Floue, Gertrude pourrait facilement repérer ses propres blocs corrompus, et ceux des « autres » ordinateurs. 

La mémoire à structure protéique

Je me dois d’ajouter quelques détails supplémentaires sur la mémoire à structure protéique. Le flou ne donne pas d’information sur la formation de la mémoire, mais seulement sur la façon de s’en servir.

Plusieurs types des protéines sont synthétisées, disons A et B. Le code génétique de A est suffisamment imprécis (flou) pour que son expression donne environ 2 000 protéines différentes, celles de B sont sensiblement moins variées. La synthèse de ces protéines est épigénétique, comme celle impliquées dans les fonctions immunologiques.

Pour être fonctionnelles, ces protéines s’associent en oligomères. Par analogie, l’organisation de cet oligomère serait le tore, comme les HSP (Heat shock protein) qui, entre autre, réparent les protéines dont la structure spatiale a été endommagée, par exemple par la chaleur, d’où leur nom. Le « tore de la mémoire » serait un hexamère (ou octamère ? ), formé de trois A et trois B ( ? ). Le nombre de combinaisons permettant de former des hexamères différents devient pratiquement infini.

Comment un signal peut-il être enregistré, mis en mémoire ? Le tore dont le champ s’accorderait le mieux avec le signal est conservé, ainsi qu’un certain nombre de tores dont le champ serait proche de la valeur accordée, et qui pourraient participer à une réponse encore plus « floue ».

Les protéines non accordées seraient recyclés sous forme d’acides aminés (ou peut-être de peptides) pendant la période de sommeil, celle pendant laquelle le cerveau effectue la maintenance, période aussi pendant laquelle le cerveau est le plus actif. N’oublions pas que plus de 80% du « travail » du cerveau consiste à des « échanges » internes entre les différents neurones et différentes parties du cerveau, c’est un aspect à considérer pour créer Gertrude.

Pour en revenir au tore, c’est en son centre que le champ est le plus « intense », c'est-à-dire dans la partie « vide ». C’est aussi un domaine accessible à d’autres protéines (comme dans l’exemple des HSP), micromolécules ou, pour Gertrude, accessible à un courant électrique.
 
Gertrude comparera et prendra des décisions. Le qualificatif de comparateur est plus approprié qu’ordinateur. Gertrude ne comptera pas, pas comme ses cousins 01, elle n’a pas les mêmes objectifs.

Depuis que dans l’évolution, la sélection sexuelle est apparue, ce qui est donc très ancien, avant même le cerveau, la décision la plus importante pour l’espèce est le choix d’un partenaire (« un », car à de rares exceptions, c’est la femelle qui choisit). Un comparateur à champ plastique et probabiliste est parfaitement adapté à ce type de décision. (Que ce soit la femelle qui choisisse, laisserait-il penser que son cerveau est plus puissant ? Différent, c’est certain !)

Le cerveau compare une nouvelle information avec l’ensemble : somme de l’inné que lui a légué ses parents à laquelle est ajouté l’acquit de son expérience et les informations données de son environnement. « Somme » et « ajouté » ne rendent compte qu’imparfaitement du rassemblement de ces données, elles sont réparties dans une espace complexe (de type free scale ?) et accessibles simultanément en 0,3 s, ou seulement retardées par le passage par quelques nœuds et super nœuds (neurones ou plutôt, système de neurones).

Massimiliano Di Ventura et Yuriy Pershin (dans l'article principal de Pour la Science) remarquent à juste titre que plusieurs entités doivent participer en même temps au traitement d’une information.

Pour compter, Gertrude prendra sa calculette 01. Comme le cerveau, elle ne saura que comparer.

Pour additionner 2 + 1, le cerceau compare. Il compare avec ce qu’il a sous la main, par exemple ses doigts ! On ne compte pas sur ses doigts, on compare avec ses doigts. 

Un orchestre symphonique biologique

Mais comparer, même simultanément, n’est pas suffisant. Il faut que la comparaison soit floue. Le cerveau utilise la « biologie symphonique ».
Quand un orchestre joue une symphonie, ou un simple air de musique, même si un musicien fait une "fausse note" ou se permet quelques fantaisies par rapport à l'œuvre original, il suffit d’avoir un peu d’oreille pour reconnaître le morceau après quelques mesures.

En biologie moléculaire (ADN) la molécule est présente ou pas, avec un ordinateur 01 le courant passe ou ne passe pas, en biologie symphonique, l'absence d'un instrument ou d'une note, provoque néanmoins une réponse, nuancée, imparfaite, floue mais existante. Il en est de même pour un parfum, ou pour un visage qui ressemble à quelqu’un de connu, etc.

Dans un orchestre symphonique, plusieurs instruments différents jouent en même temps, la coopération entre les instruments est nécessaire pour que la musique soit harmonieuse. De même une coopération entre les neurones est indispensable. L’harmonie est le jugement ultime. L’harmonie, par essence globale et complexe, est comparée à l’harmonie de l’architecture globale et complexe du cerveau.

Gertrude sera un comparateur « flou » à champ plastique et probabiliste, mais qui pourra également être qualifiée de « comparateur symphonique ».
 
Plus proche de l’humain que les ordinateurs 01, Gertrude restreindra pourtant sa prétention à ressembler à tout ce qui a un cerveau, et qui s’en sert. Pour l’humain, il faudra ajouter encore plus de plasticité et surtout beaucoup plus de variété. C’est l’extraordinaire diversité de l’homme et de la femme, vraisemblable conséquence de leur néoténie, qui a permis à l’espèce humaine de conquérir la planète.

La variété s’appliquera à toutes les Gertrude. Chaque Gertrude sera différente de sa sœur, même jumelle, à laquelle elle pourra s’associer utilement, comme à d’autres membres de sa famille, à sa tribu, à toutes les Gertrude du monde.
 
Gertrude serait une rupture technologique pour toute l’intelligence artificielle, comparateur intelligent, elle pourrait dialoguer avec le cerveau et … le pénétrer … encore mieux que l’ont imaginé les auteurs de science fiction.

Il me resteraità trouver un laboratoire suffisamment intéressé par l'idée résumé ici commencer à la tester expérimentalement.