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Grands projets européens

Du robot autonome au robot conscient. Un grand programme intégrateur européen
dossier initié par Jean-Paul Baquiast, Alain Cardon et Christophe Jacquemin

(26/12/2003)

Plan du dossier
Définitions

Applications

Questions politiques et sociales

Un programme scientifique intégrateur

Quelle démarche pour l'Europe?

Définitions

Rappelons que toutes les définitions susceptibles d’être proposées pour le concept de robot conscient dépendent, d’abord de la nature des applications envisagées mais aussi et surtout de l’état des sciences et des techniques ayant atteint leur état de maturité à l’époque de référence où l’on choisit de se placer. Il est certain que les gains de productivité enregistrés depuis 30 ans par l'informatique, sous forme notamment du rapport performances/prix des composants et systèmes, vont sauf accidents majeurs se poursuivre à un rythme exponentiel, en application de la loi de Moore. Les technologies actuelles ou dérivées le permettront sans peine, en attendant les solutions encore futuristes de l’ordinateur quantique et de l’ordinateur à ADN.

Il est donc raisonnable de penser que, dans 20 ans environ, on disposera dans le volume d’un PC actuel d’une capacité de mémoire analogue à celle du cerveau humain, soit 100 milliards de neurones. Dans l’intervalle, des solutions logiicielles de plus en plus puissantes seront mises à la disposition des utilisateurs. De telles puissances resteront-elles enfermées dans leur boite? Le pari de la Robotiqueautonome (celle qui fait appel aux solutions évolutives de la vie artificielle, inspirées du vivant) est de dire qu’elles permettront aux machines des capacités d’intelligence et de conscience se rapprochant de plus en plus, non seulement de celle des animaux, mais aussi de celles-de l’homme. Pour rester prudents, les spécialistes espèrent obtenir dans trente ans des systèmes disposant du niveau cognitif d’un enfant de 5 ans, avec tous les paliers intermédiaires dans l’intervalle. A ce stade, on pourra parler sans abus de langage de robots conscients. Leur conscience sera différente de la nôtre, moins performante en général et parfois plus. Nous pourrons dialoguer avec elle. Ce sera une nouvelle ère dans l'histoire de l'humanité qui s'ouvrira. Ceci d'ailleurs suscite beaucoup de malentendus et de crainte qu'il faudra dissiper.

On doit comprendre qu’une telle machine consciente peut être développée sur n’importe quel support physique : des réseaux tels qu’Internet associés à des bases de connaissances de plus en plus riches, des hyper-calculateurs associés à des instruments d’observation du monde de plus en plus puissants ou, finalement, des robots autonomes dotés de plate-formes physiques de plus en plus puissantes. L’intelligence des robots autonomes est limitée par leurs capacités d’embarquer de la mémoire et de l’énergie, mais ces capacités augmentent tous les jours, avec les progrès technologiques. La robotique, science des robots, suppose le recours à toutes les technologies permettant d’observer le monde (physique, biologique) et d’y agir. Il en sera de même de la robotique autonome.

Passer cependant du robot autonome au robot conscient suppose un saut qualitatif. Il faut que le robot dispose d'architectures telles que, par émergence, des capacités à se représenter soi-même dans son environnement apparaissent et prennent les commandes. On pourrait imaginer que l'homme programme des fonctions conscientes imitées des siennes. Mais comme il ne connaît pas exactement ce qui fonde sa conscience, il peut seulement s'efforcer de simuler sur un système informatique des fonctions qui, de l'extérieur, ressembleront aux siennes et pourront interagir avec elles, mais qui ne ne leur seront pas nécessairement similaires.

Compte-tenu du nombre considérable des applications permises par les robots autonomes, nous appellerons dans ce dossier robot autonome un système doté des capacités d’intelligence et de conscience permises par l’état de l’art de l’Intelligence Artificielle évolutionnaire, couplé avec un robot. Ce couplage est essentiel pour obtenir des phénomènes de conscience artificielle. La conscience ne peut naître que de l'interaction d'un corps (le robot) avec son environnement.

Le robot autonome typique d'aujourd'hui est un ensemble doté d’un corps et d’un cerveau. Il faut bien comprendre en quoi il se distingue des robots asservis, puisque c'est à partir de lui que pourront se développer des robots conscients. Le corps est constitué d’une plate-forme équipée de capteurs «sensoriels» permettant d’identifier l’environnement (par exemple des cellules photo-électriques), d’ «effecteurs» ou "actuateurs" permettant les actions motrices (par exemple une main articulée) et de moyens de propulsion. Le cerveau est constitué de modules de coordination et d’élaboration de comportements complexes, reposant sur des logiciels d’intelligence artificielle dits «évolutive». L’intelligence artificielle évolutive se distingue de l’intelligence artificielle pré-programmée en ce sens qu’elle génère des programmes capables par eux-mêmes de se reprogrammer, de se réparer et de s’adapter aux changements de l’environnement.

Les générations précédentes de robots, robots asservis, encore en usage dans de nombreux domaines, se répartissent en 2 grandes catégories : le robot industriel à la programmation déterminée à l’avance et le robot commandé à distance (ceux qui explorent les fonds sous-marins ou les planètes, par exemple). Ces derniers restent sous contrôle d’un opérateur humain, via des liaisons câblées ou radio. Le robot autonome au contraire vise à s’affranchir progressivement des ordres donnés par l’opérateur humain. Il est doté de capacités d’intelligence artificielle suffisantes pour lui permettre de survivre dans un environnement inconnu de lui et changeant. Les marges d’adaptation demeurent évidemment limitées, mais elles s’élargissent de plus en plus avec les progrès des sciences cognitives appliquées à la robotique. Le ministère de la défense américain et la Nasa, pilotes en la matière, ne parlent d’ailleurs plus de robot autonome, mais de « cognitive system ». Un des objectifs envisagés par la Nasa concerne l’exploration en profondeur de la planète Mars.

Le robot conscient pourra être encore plus autonome que le robot autonome actuel, dans la mesure où, comme l'homme, il pourra disposer d'une image de lui-même servant de référence à la façon dont il utilisera les données reçues de ses organes sensoriels ou les "émotions" suscitées en lui par certaines situations. Des systèmes spécifiques auto-réflexifs lui permettront de s'observer lui-même en train d'évoluer dans son environnement, de se réorganiser en permanence afin d'optimiser les réponses qu'il fera aux sollicitations de celui-ci et finalement de définir des sratégies pour le futur mises au service de l'amélioration de sa situation dans le monde. On lira sur ce point la note scientifique jointe en annexe, due à Alain Cardon.haut de la page

Applications

Les applications des robots autonomes puis des robots conscients seront évidemment fonction des capacités d'autonomie des systèmes tels que définis ci-dessus, à l’époque considérée. Une prospective raisonnable peut cependant envisager deux types de retombées différentes : des applications futures s'inscrivant dans la poursuite des applications actuelles, et des applications aussi originales qu'imprévues, qui peuvent véritablement modifier le rapport de l'homme dans la nature. Nous n'allons pas ici développer ces dernières, par souci de ne pas paraître encourager la science fiction. Disons seulement que l'émergence à côté de l'homme d'entités dotées d''intelligences supérieures mais aussi de formes de conscience nécessairement différentes, posera des problèmes de cohabitation et d'optimisation. Comment ces robots et les humains (plus généralement les systèmes vivants) pourront-ils coopérer? Comment de cette cohabitation les humains et les robots pourront-ils au mieux profiter pour s'améliorer? On désigne souvent du terme de post-humains les produits hybrides de cette coopération. Ils n'auront d'intérêt (pour l'homme) que s'ils permettent des gains sensibles dans la connaissance de l'univers et dans la façon de s'y adapter supérieures à celles de l'humanité actuelle.

En ce qui concerne les retombées de connaissance plus immédiatement accessibles à des robots de plus en plus autonomes et conscients, nous pouvons citer quelques domaines à titre d'exemple, mais la liste ne cessera de s'augmenter à l'usage:

la thérapeutique. Les perspectives sont immenses : développement d’une instrumentation d’observation fonctionnelle de moins en moins invasive et de plus en plus profonde, réalisation d’opérations chirurgicales aujourd’hui impossibles (On évoque par exemple des micro-robots chirurgicaux naviguant seuls dans le cerveau pour extraire des tumeurs profondes). La coopération avec la biologie et la médecine est la condition indispensable pour de telles performances. Les aspects concernant la recherche fondamentale sont également considérables. La robotique d'exploration fonctionnelle du cerveau, associée aux autres instruments, permettra de commencer à réaliser cette véritable conquête du Grall que serait un "Atlas général" intégré, anatomique et physiologique, de cet organe, le cerveau, dont nous sommes si fiers.

dans le même esprit, la réalisation de prothèses non invasives associant le vivant et l’artificiel, capables de s’interconnecter avec les organes et les systèmes nerveux du vivant, de remplacer les fonctions défaillantes et, dans un second temps, d’offrir à des organismes sains de nouvelles possibilités physiques ou intellectuelles.

l’intervention dans des milieux interdits à l’homme. On pense par exemple, en dehors des environnements industriels dangereux, à l’exploration de la planète Mars précitée, préparnt la venue d'équipages humains.

La réalisation d’unités de production complètes, allant des industries classiques aux industries en plein développement des nanotechnologies, des biotechnologies et des logiciels.

La fabrication de robots domestiques et/ou ludiques dont le marché semble devoir s’accroître rapidement.

Et enfin la robotique militaire, où toutes les applications se combineront pour donner des systèmes capables d’intervenir dans tous milieux et dans des conditions de plus en plus extrêmes. On ne doit pas fermer pudiquement les yeux sur ces perspectives. Il s’agit d’enjeux de puissance incontournables.

Mais développer des machines de plus en plus autonomes et conscientes ne produira pas que des bénéfices directs, sous formes d'applications utilitaires. Ces programmes auront aussi de très importantes retombées en matière de sciences fondamentales. Ils permettront notamment:

- une meilleure compréhension des mécanismes du vivant. On citera la physiologie et la neuro-physiologie des organismes. Il est admis depuis longtemps que le travail en commun des biologistes et des roboticiens permet de faire avancer conjointement la compréhension et la simulation des systèmes vivants comme des systèmes artificiels. L’intégration entre le vivant et l’artificiel ne se limite pas aux systèmes cognitifs, tels que le cerveau. Elle concerne l’ensemble des systèmes d’adaptation des organismes vivants à leur milieu. Elle débouche, en ce qui concerne la robotique, sur la bionique, c’est-à-dire sur la capacité de doter des robots de capteurs et d’effecteurs reproduisant (ou améliorant) ceux des organismes vivants.

- une meilleure compréhension des mécanismes du langage, de l’apprentissage, de l’acquisition de connaissances qui sont à la source de l'émergence de la conscience dans les socités humaines. Il s’agit pour les américains d’une retombée fondamentale de l’IA évolutionnaire : comment comprendre les mécanismes individuels et sociaux de la cognition et de l’invention, afin de les optimiser. C'est là, pour toutes les sociétés et culture en compétition darwinienne, un enjeu considérable. Ce seront toutes les sciences de l’éducation et de la communication qui seront concernées, sans mentionner les autres sciences humaines et sociales.

On voit que le projet de Robot conscient que nous proposons ici se situera au cœur d’un vaste domaine interdisciplinaire, allant des sciences de l’automate aux neurosciences intégratives et aux sciences cognitives, en passant notamment par la biologie et le bio-mimétisme. Les sciences sociales et humaines seront également haut de la page

Questions politiques et sociales

Dans les pays qui, comme les Etats-Unis et le Japon, considèrent les divers aspects de la robotique et de la vie artificielle comme un enjeu de pouvoir militaire ou économique à déployer dans leurs zones géographiques d’influence ainsi que dans l’espace, la robotique autonome bénéficie d’une vision et d’une stratégie globales ainsi que de moyens importants en chercheurs et en crédits.

Mais, même dans ces pays, on note de plus en plus de débats sur les conséquences économiques et sociales de l’explosion attendue de la robotique autonome. Les questions en discussion concernent :

l’emploi. Il est indéniable que les robots se substitueront de plus en plus à des emplois d’exécution jusqu’ici préservés. Ne pas prévoir les résistances (qualifiées dans les pays anglo-saxons de « luddisme ») serait condamner la robotique. Il est indéniable qu’en contrepartie, comme l’informatique et les télécommunications, la robotique créera un certain nombre d’emplois, notamment qualifiés et très qualifiés. Par ailleurs, elle aura un effet démultiplicateur d’activités considérables, dans tous les secteurs où elle apportera de nouveaux outils, par exemple la formation professionnelle, l’enseignement, les activités culturelles, etc. En Europe, la sagesse voudrait que l’on n’attende pas les créations de nouveaux emplois pour préparer la reconversion des personnels qui seront touchés par la robotisation généralisée. Il faudrait aussi adapter dès maintenant l’appareil d’enseignement et de formation professionnelle, ce qui est loin d’être le cas.

l’économie. Nous avons dit qu’à terme, les retombées en termes de croissance risquent d’être importantes. Mais dans l’immédiat, il faut investir, sans retour sur investissement immédiatement prévisible. Les investissements en robotique sont globalement peu coûteux, par rapport aux sommes consacrées à de grands équipements traditionnels. Encore faut-il accepter de les consentir. Le grand stimulant aux Etats-Unis est actuellement la politique de défense, qui a pris le relais des perspectives de commercialisation dans le privé (par exemple dans le domaine des robots domestiques et de compagnie). Il faut trouver en Europe de bonnes raisons, outre le militaire, de financer les recherches et les développements. La recherche publique fondamentale a encore à y jouer un rôle considérable, notamment dans le domaine des machines pensantes. Mais il faut aussi intéresser les industries à des applications rentables. On peut penser que les secteurs des robots d’exploration et médicaux, où nous avons déjà de bons atouts, pourraient servir de locomotive. Au plan européen, de grands projets comme l’envoi de robots autonomes sur Mars pourrait permettre de focaliser l’attention du public. C’est l’objet du présent dossier d’élargir les perspectives. haut de la page

Un programme scientifique intégratif ou convergent

Ceux qui proposent la réalisation d’un système conscient, aux Etats-Unis et au Japon, le font parce qu’un tel programme est aujourd’hui le seul capable de réaliser la coopération des principales sciences et techniques considérées comme stratégiquement essentielles dans les prochaines décennies. Il s’agit non pas d'une coopération sur le papier, mais d’une coopération axée sur la réalisation progressive de résultats concrets, c’est-à-dire s’inscrivant dans une perspective de développement évolutionnaire.

On pourra parler d’une convergence intégrative, étant entendu que l’intégration ne supposera pas en ce cas disparition de la spécificité de chaque science, mais sa mise en symbiose avec les autres. Le processus est banal dans toutes les formes d’évolution, et produit des Touts qui sont plus que la somme de leurs parties. Il reste très difficile en sciences, compte-tenu de l’enfermement persistant de chaque communauté dans sa culture.

La réalisation d’un système conscient a l’avantage de permettre la convergence intégrative d’un nombre considérable de sciences et des technologies qui leur sont associées. Il s’agit même pratiquement du seul programme scientifique imaginable susceptible d’obtenir ce résultat. Ceci ne se fera pas d’un coup, mais par l’appel progressif à des profils hybrides, dans lesquels de plus en plus de jeunes chercheurs seront tentés de s’investir.

Rappelons qu'en Europe, des dizaines de laboratoires et d'entreprises travaillent déjà dans le domaine de la robotique autonome et de la machine pensante. Nous ne pouvons pas en donner la liste ici, qu'ils nous en excusent. Mais on observe en général une grande dispersion des efforts et des financements, ne permettant pas de franchir le stade du produit de laboratoire et d'atteindre celui d'une filière scientifique et économique complète. Il en résulte une très mauvaise information du grand public et des décideurs budgétaires, tant sur l'état de l'art que sur les enjeux.

On donnera ci-dessous, sans prétendre à l’exhaustivité, une première liste des disciplines impliquées :

Les sciences et technologies de l'information

L’informatique, entendu au sens de la computation mais aussi des composants et des logiciels servant de support à cette computation. Ce sont les progrès exponentiels de cette science qui tireront véritablement les connaissances dans les autres sciences, compte-tenu du rôle maintenant pris par les instruments (où l’informatique est indispensable) et par les simulations en ordinateur.

L’intelligence artificielle. Celle-ci est encore éclatée en sous-disciplines ayant tendance à s’ignorer, mais qui se retrouveront dans la réalisation du projet. Citons les principaux : apprentissage, fouille et extraction de données – systèmes multi-agents – intégration automatique et IA - acquisition de connaissances – gestion de réseaux - évolution artificielle et programmation évolutionnaire – applications IA (industrie, robotique, etc.)…

La robotique. Celle-ci, outre une composante IA de plus en plus importante, quand il s’agit de robotique autonome (programmation évolutionnaire notamment), intègre de nombreuses disciplines venant de l’instrumentation, de l’ingénierie, de la mécanique et de l’électro-mécanique.
A cheval entre l’informatique, l’IA et la robotique se trouve la vie artificielle dont les applications se développent de façon très rapide..

Les sciences de la vie

Il s’agit de sciences aussi importantes que les précédentes, dans la réalisation d’un système conscient. Nous avons vu en effet qu’un tel système devra s’appuyer en permanence sur les travaux menés par les sciences de la vie mais qu’en contrepartie il permettra à celles-ci de se donner des modèles de plus en plus performants pour la compréhension de la vie, sous ses diverses formes. Ceci sera encore plus vrai lorsque se développeront les applications réalisant des symbioses entre le vivant et l’artificiel, soit au niveau cellulaire, soit au niveau des organismes entiers. Le monde des sciences de la vie est immense. Nous retiendrons de façon un peu artificielle le découpage suivant :

Les neurosciences intégratives, qui étudient l’anatomie et le fonctionnement des systèmes nerveux.

La physiologie intégrative qui vise le même objectif, en se plaçant au niveau de l’organisme entier – mais aussi de plus en plus au niveau de la cellule et de ses composants.

La génétique et la protéomique. Celles-ci restent encore axées sur la biologie moléculaire mais perçue dans une optique physiologique évolutionnaire: rôle des gènes dans le développement, par exemple. Il s’agit de modèles dont la robotique évolutionnaire ne peut plus se passer dorénavant.

Les sciences de la cognition: Elles prennent aujourd’hui une grande importance stratégique, dans la mesure où elles s’intéressent à la façon dont les individus et les sociétés acquièrent et développent leurs connaissances, c’est-à-dire leurs moyens de survie dans un environnement de plus en plus complexe. Il en résulte que l’on ne peut envisager la réalisation d’un système conscient sans étudier les processus par lesquels celui-ci pourra devenir, non seulement conscient mais intelligent. Le secteur est nécessairement trans-disciplinaire, en coopération avec les sciences humaines et sociales et la philosophie. Mais ceci est encore loin d’être admis.

On retrouve «en tête» des sciences de la cognition les neurosciences, déjà citées. Il faut mentionner ensuite l’étude des représentations et des comportements (création et échange des représentations, rôle de celles-ci dans l’évolution des cultures), l’étude des apprentissages, l’étude des sociétés intelligentes (smart) et complexes.
Il est généralement admis aujourd’hui que l’influence des déterminants de type biologique (pour ne pas dire génétique) est aussi importante que les processus d’échange et de construction dits culturels dans la formation des sociétés (coopération nature/culture). C’est ce que défendent notamment la psychologie et la sociologie évolutionnaires.

Les nanosciences et nanotechnologies

On confond parfois les nanotechnologies avec les biotechnologies. Les unes et les autres se situent au niveau de la molécule et souvent de l’atome. Mais les biotechnologies concernent le vivant, tandis que les nanotechnologies s’intéressent plutôt aux matériaux et aux machines – différences qui n’empêche pas d’ailleurs leur coopération dans un nombre de plus en plus grand d’applications : les bio-nanotechnologies. Avec les nanotechnologies, on travaille à l’échelle du nanomètre, c’est-à-dire du milliardième de mètre. Une molécule d’ADN mesure quelques nanomètres, un atome (par exemple de silicium) quelques dixièmes de nanomètre. A ces échelles, les lois de la physique ne sont plus celles de notre monde matériel (macroscopique) mais celles du monde quantique. Depuis les années 1980, de nombreux laboratoires ont commencé à travailler à ces niveaux atomiques et subatomiques. Le microscope à effet tunnel, inventé en 1982, a permis de déplacer les « atomes », afin de les recombiner en formes nouvelles de matériaux et de machines. Aujourd’hui, de nombreux dispositifs utilisant les lasers, les champs magnétiques, les synthèses chimiques, permettent d’intervenir au niveau des molécules et des atomes et de modifier leurs relations. Ceci se fait aussi bien dans la cellule vivante, dont on comprend ainsi mieux les mécanismes intimes, que sur des composés inertes.

Les nanosciences interviendront dans la réalisation d’un système conscient à de nombreux niveaux : les matériaux, les sources d’énergie, les composants (en attendant la mise au point de l’ordinateur quantique). Mais plus généralement on verra se développer une nanorobotique autonome, avec les nanobots. Ceux-ci, regroupés en essaims intelligents, pourront remplir de nombreuses missions, notamment thérapeutiques et exploratoires.
On voit qu’à échéance de quelques années, il sera impensable d’envisager la réalisation de machines et systèmes conscients sans en étudier les versions nanométriques . haut de la page

Quelle démarche préconiser concernant l'Europe ?

Les ressources européennes en intelligence artificielle et en robotique sont trop diverses pour qu'il soit possible d'envisager la mise en place d'un grand programme intégrateur destiné à réaliser une ou plusieurs machines conscientes européennes, analogue à ce que serait un programme d'exploration de la planète Mars. Néanmoins, à l'appui d'une éventuelle volonté politique forte des européens, relayée par leurs gouvernements, il faut envisager des procédures de recherche/développement en rupture avec la dispersion et la faiblesse des moyens mis actuellement en œuvre dans les pays ou au niveau de l'Union européenne.

Ces procédures doivent faire l'objet de discussions entre scientifiques et représentants politiques. Nous ne pouvons ici anticiper leurs résultats. Signalons seulement quelques contraintes :

Il faut disposer d'un programme cadre suffisamment ambitieux, s'étendant sur plusieurs années et susceptible d'assure la synergie entre développeurs de diverses origines à partir de spécifications relativement homogènes.
Ce programme doit être doté de ressources budgétaires suffisantes et suffisamment durables pour être pris au sérieux par les laboratoires et les industriels. A titre de première approximation, on pourrait envisager une somme minima de 20 millions d'euros par an pendant 10 ans, à réévaluer en tant que de besoin.
On doit envisager, peut-être pas un seul maître d'ouvrage, mais quelques maîtres d'ouvrages travaillant en réseau, assurant le travail de définition et mise à jour des spécifications, appels d'offres, recette et évaluation des résultats, communication d'ensemble. Ces maîtres d'ouvrage eux-mêmes pourraient provenir d'horizons scientifiques et technologiques différents (le spatial, le militaire, les sciences cognitives…) mais ils devraient s'accorder sur des solutions "transportables" d'un domaine à l'autre.
On associera si possible les industriels à la définition des spécifications et aux financements, mais il ne faudra pas oublier que la réalisation d'un robot conscient suppose des recherches fondamentales et à long terme très importantes, qui ne peuvent être conduites qu'au sein et avec la déontologie du service public.
La coopération avec les concurrents étrangers (USA, Japon) n'est évidemment pas à exclure, mais elle devra se faire sur un pied d'égalité et non de sous-traitance (mode de collaboration que la Darpa et la Nasa tendent à généraliser). haut de la page

Pour en savoir plus
Note scientifique, par Alain Cardon



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