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Du côté des labos

Index des articles : du côté des labos

Starlab, premier constructeur mondial de cerveau électronique

Par christophe Jacquemin

Société bruxelloise de recherche fondamentale dirigée par un groupe de chefs d'entreprises, STARLAB a mis en place une équipe composée de quelque 60 scientifiques de renommée mondiale issus de 28 pays qui concentrent leurs recherches sur les grands secteurs de croissance futurs comme la médecine, la nanotechnologie, la physique quantique, l’intelligence artificielle, la bio-informatique, les études du cerveau...
Cette société vient de se voir allouer par Jacques Simonet, ministre-président de la région de Bruxelles-Capitale, une subvention de 37,4 millions de francs belges (0,92 millions d'euros) au profit de son groupe de recherche sur les cerveaux artificiels dirigé par le scientifique Hugo de Garis.

robot chat © Genobyt Inc. http://www.genobyte.com/projects.html
Design de "Robokitty"
© Genobyt Inc. http://www.genobyte.com/projects.html

Cette subvention servira à financer un projet de recherche portant sur la fabrication d’un cerveau artificiel comprenant près de 100 millions de cellules cérébrales électroniques et utilisé pour commander les mouvements d'un chat robotisé grandeur nature dénommé "Robokitty". A cet effet, Starlab a déjà acheté un équipement spécial, appelé CAM-Brain Machine (CBM), d’un montant d’un demi-million de dollars.

Cette "machine à créer des cerveaux ", dont le concept est né au Japon, doit être utilisée pour développer et tester des connexions neurales artificielles se reproduisant elles-mêmes et créant de nouvelles espèces de circuits au moyen de techniques ultrarapides de matériel évolutif de type darwinien, à la vitesse d’environ un circuit par seconde. 64000 de ces circuits évolués, comportant environ 1000 neurones (cellules cérébrales) chacun, seront ensuite téléchargés un par un dans une gigantesque mémoire vive (RAM) et interconnectés dans une architecture de cerveau artificiel, conformément aux plans de l'équipe de scientifiques qui l'aura créé, équipe bien humaine celle-ci.

Cam-Brain Machine © Genobyt Inc.  http://www.genobyte.com/cbm.html
 La Cam-Brain Machine
©
Genobyt Inc.
http://www.genobyte.com/cbm.html

Le cerveau artificiel sera ensuite mis en service à des vitesses électroniques par le CBM afin de générer des signaux radio commandant les mouvements du chat robotisé.

De nombreuses applications potentielles
D'après la société bruxelloise, des négociations commerciales sont aujourd'hui en cours avec plusieurs groupes européens afin d’exploiter des robots issus de la technologie des cerveaux artificiels pour les surfaces agricoles des régions semi-désertiques.
D’autres applications potentielles sont envisagées : robots ménagers de nettoyage, robots militaires, jouets robotisés, animaux domestiques robotisés, robots de compagnie...

Les cerveaux artificiels actuels contiennent environ 75 millions de neurones artificiels, une capacité cent fois moindre que celle du cerveau humain. Selon Starlab, et d'ici quatre années, la prochaine génération de ces cerveaux  devrait compter un milliard de neurones et sera capable de commander des centaines de mouvements différents à l’aide de plusieurs milliers de circuits de reconnaissance des formes, de circuits dedécision, etc., et de générer ainsi un répertoire de fonctionnalités très étendu. A la lumière de ces perspectives, Hugo de Garis s’attend à ce que la construction de cerveaux artificiels devienne rapidement un secteur de recherche à part entière, conduisant à une véritable industrie en la matière d'ici 3 à 5 ans. D'après le scientifique, celle-ci devrait peser plus plus d’un trillion de dollars d'ici 15 ans, soit un peu plus que le marché des micro-ordinateurs pour particuliers.

Des recherches sur les neurones, fondements de la pensée
Ce projet de réalisation de cerveaux artificiels fait partie d’un effort plus vaste de Starlab visant à comprendre les fondements de la pensée. Chacun des 10 milliards de neurones interconnectés du cerveau est une cellule, et la recherche de Starlab sur les neurones a pour finalité d’étudier la communication entre ces différentes cellules, ainsi que les interactions qui surviennent au sein de chacune d’elles. Dans ce cadre, Jack Tuszynski, biophysicien est à la tête d’une équipe pluridisciplinaire qui s’efforce de combiner la théorie du physicien selon laquelle l’échange de signaux entre neurones est de nature électrique, la connaissance des molécules du chimiste et l’intérêt du biologiste pour les gènes et les protéines.A l’intérieur du cerveau, le nombre de gènes en activité est aussi important que celui de tout le reste du corps humain, et chaque gène contient les informations nécessaires à la fabrication d’une protéine.
Un des programmes futurs de Starlab pourrait porter sur la tubuline, une protéine qui s’assemble en agrégats afin de former des filaments creux particuliers, appelés microtubules. Les microtubules sont indispensables dans le développement du cerveau de l’embryon humain, car ils régulent le trafic dans toutes les parties du neurone et génèrent la force nécessaire à toute division cellulaire. Les microtubules sont donc sources d’espoir pour le traitement de maladies comme le cancer ou la maladie d’Alzheimer. Elles sont également aujourd'hui source d'un débat houleux animant les sphères scientifiques : certains défendent en effet l’idée que, dans l’univers quantique, les microtubules relieraient l’esprit à la matière.
 

Pour ne pas mourir idiot :
Hugo de Garis, ou le créateur d'artilects (artificial intellect)

Hugo de Garis  © http://foobar.starlab.net/~degaris/

«Mon principal but dans la vie est de réaliser un cerveau artificiel», aime à raconter Hugo de Garis. Après avoir dirigé le Brain Builder Group du laboratoire ATR de Kyoto au Japon, ce scientifique d'origine australienne, la cinquantaine passée, est aujourd'hui à la tête du groupe de recherche sur les cerveaux artificiels de la société Bruxelloise STARLAB.

Pour rendre l'expérience des plus démonstratives, ce cerveau servira tout d'abord à piloter un robot-chat.  "Mon objectif est qu'un adulte moyen puisse s'amuser avec ce robot pendant une demi-heure sans s'ennuyer" (...) Le chat est juste la représentation physique de mécanismes très complexes, qui doit permettre à tout le monde de comprendre qu'il y a un cerveau derrière» : en quelque sorte, une espèce de test de Turing* à la sauce de Garis
Aventure étonnante car il ne s'agit pas ici de simulation informatique de réseaux de neurones virtuels n'existant que mathématiquement sur un écran d'ordinateur. Le réseau neuronal existera ici réellement : seulement, il ne sera pas d'essence biologique mais électronique, utilisant les ressources de "l'électronique évolutive" (evolvable hardware), propriété qu'ont les microprocesseurs dessinés de manière adéquate de modifier leurs circuits selon la tâche à accomplir (ayant déjà touvé des applications industrielles avec les circuits FPGA (Field programmable gate arrays).
A la base de ce projet, démarré en 1993, la réalisation d'une machine -la CAM (Cellular Automata Machine) Brain Machine dont le principe repose sur la notion d'automate cellulaire (électronique évolutive), permettant littéralement de «faire pousser» et évoluer des circuits neuronaux, sortes de modules indépendants, le tout à vitesse électronique : la CBM représente une puissance de calcul équivalente à celle de 10.000 ordinateurs munis de Pentium 400 MHz ! Elle peut faire évoluer les cellules artificielles au rythme de 150 milliards par seconde, un module complet pouvant être mis à jour en une seconde. Des modules qui vont donc jouer un rôle déterminant dans l'architecture du cerveau artificiel, pour lesquels il convient d'établir le rôle de chacun d'entre eux et, par ce fait, les comportements qui sont mis en oeuvre dans le cerveau. Ayant évolué au sein de la CBM, ces modules seront téléchargés un par un dans une gigantesque mémoire  vive (RAM), donnant "vie" au cerveau artificiel. 64000 modules, comportant chacun plus de 1000 neurones, soit près de 75 millions de neurones articiels (un milliards d'ici quatre années, selon Hugo de Garis).
 
Les machines CAM-Brain dans le monde
Il existe actuellement quatre exemplaires au monde de ces "machines à créer des cerveaux"
  • la première se trouve chez ATR, l’ancien laboratoire de recherche d'Hugo de Garis basé à Kyoto (Japon), où elle fut construite,
  • deux autres sont en Belgique, numéro un mondial dans ce domaine :
    - l’une chez Lernout and Hauspie (L&H), la société de traitement de la voix qui a notamment travaillé sur le projet de speakerine virtuelle Ananova,
    - l'autre chez Starlab,
  • le quatrième exemplaire a été installé chez Genobyte, société de génie électronique établie à Boulder, dans le Colorado, où la CBM a été développée et construite.

Science et conscience
Si ces travaux n'en sont finalement qu'à leur début, Hugo de Garis prédit l'avènement d'intelligences artificielles bien supérieures à l'homme : «On ne connaît pas encore assez bien le fonctionnement du cerveau biologique. Mais ce n'est qu'une question de temps, lié au développement de nouvelles technologies comme par exemple la nanotechnologie". Le rythme de changement d'états du cerveau humain peut être estimé à 1015 par seconde. Sur le modèle de la CBM, on pourrait obtenir un rythme de 1055 changements de bits par seconde : "Nous serons capables de produire ces puissances de calcul au 21ème siècle".

«La créativité n'est qu'un mécanisme neurologique, un comportement que nous saurons un jour analyser et donc modéliser» : drôle d'oiseau que ce chercheur qui, d'un côté développe les recherches en ce sens, et qui ne cesse par ailleurs de nous alerter dans ses écrits et dans les journaux sur les risques encourus à plus ou moins long terme, justement à cause de tels travaux : «Le milieu du 21ème siècle sera marqué par l'apparition de véritables intelligences artificielles, que j'appelle les Artilects, ce qui pose purement et simplement le problème de la survie de l'espèce humaine. De la même façon que nous écrasons d'un geste un moustique, qui constitue une mécanique très complexe par rapport au monde animal, on peut imaginer que les Artilects, très largement plus intelligents que les êtres humains, pourront décider un jour de nous éliminer, comme s'il s'agissait d'une espèce nuisible et sans intérêt(...) Le risque est bel et bien la pérennité de l'espèce humaine».

* Critère permettant de juger de l'intelligence d'une machine : un ordinateur est intelligent si, et seulement si, un humain non informé peut le prendre pour un autre humain (enfin, ici, plutôt pour  un chat).

Pour en savoir plus :
Site de Starlab : http://www.starlab.org
Site d'Hugo de Garis : http://foobar.starlab.net/~degaris/

5/09/2000


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