Localisation
et cartographie simultanées (SLAM) chez les animaux
Jean-Paul Baquiast 19/10/2008
Nous
avions voici quelques années attiré l’attention
sur la technique de navigation et de cartographie dite SLAM,
Simultaneous Localisation And Mapping 1). Elle permet à
des robots de construire des cartes dans l’environnement
au sein duquel ils se déplacent, à partir desquelles
ils pourront ultérieurement se situer avec précision,
le tout évidemment.sans GPS Nous avions expliqué
que cette technique, sur laquelle nous ne reviendrons pas ici,
n’était qu’une amélioration de celle
utilisée par les premiers navigateurs explorant des côtes
inconnues. Ils ne pouvaient alors utiliser que le loch et le
compas (boussole), ceci afin d’estimer les distances parcourues
dans tel ou tel cap magnétique significatif.
Les
neuroscientifiques découvrent aujourd’hui que les
cerveaux de nombreux animaux disposent de cellules spécialisées
qui leur permettent de dresser des « cartes » des
territoires qu’ils explorent, afin de s’y positionner
et d’y naviguer sans erreurs. L’observation des
cerveaux de rats, par exemple, a fait apparaître l’existence
de neurones spécialisés dans les trois fonctions
indispensables à cette fin. Il s’agit des neurones
dits « place » qui sont associés à
des lieux reconnus comme significatifs par l’animal, «
head direction » qui mémorisent l’angle que
fait le regard avec l’axe principal du corps lorsque le
rat observe des points significatifs, et « grid »
qui construisent un réseau des différents lieux
et vecteurs directionnels ainsi mémorisés, afin
de construire la carte d’ensemble où le rat se
situera lorsqu’il revisitera un espace déjà
exploré.
S’appuyant
sur ces bases, les chercheurs Michael Milford et Gordon Wyeth
de l’université de Queensland ont construit un
système à base de réseaux neuronaux qui
permet à un véhicule robotisé de cartographier
un itinéraire routier au sein duquel il peut se localiser
avec une grande précision. Une communication sera faite
à ce sujet dans un prochain numéro de IEEE
Transactions in Robotics.
C’est
très bien pour les robots. Mais nous pensons que la question
des capacités de SLAM dont disposent les mammifères
et sans doute aussi les oiseaux mériterait d’être
étudiée avec encore plus d’attention qu’elle
ne semble l’être. Comment a été acquise
la spécialisation des neurones en charge de cette fonction
? Comment le cerveau s’en sert-il pour procéder
à des positionnements et à des navigations apparemment
de grande précision ? Et par ailleurs comment les humains
utilisent-ils ces capacités génétiquement
héritées, en les améliorant à l’usage
? Elles ont certainement joué un grand rôle dans
les premières explorations terrestres et maritimes, en
inspirant peut–être les premiers cartographes.
Dans
une précédente chronique, nous avons indiqué
que l’hippocampe des cerveaux des chauffeurs de taxi londoniens
présentait un fort développement des aires cérébrales
comportant les neurones « place », « head
direction » et « grid ». Avant l’invention
du GPS, ces professionnels avaient été obligés
de mémoriser « de tête » un réseau
de voies réputé par sa complexité. Comme
quoi l’humain peut faire aussi bien que le rat. 2)
1)
http://www.automatesintelligents.com/labo/2003/juil/slam.html
2) voir ci-dessous et aussi http://www.automatesintelligents.com/actu/080431_actu.html#actu7
Le
prix Nobel de physiologie et de médecine attribué
à deux Français et un Allemand
Christophe Jacquemin - 06/109/2008
Le
prix Nobel de physiologie et de médecine a été
décerné le 6 octobre à l'Allemand Harald
zur Hausen et aux Français Françoise Barré-Sinoussi
et Luc Montagnier pour leurs travaux séparés sur
les virus responsables du cancer de l'utérus et le sida.
Harald
zur Hausen, 72 ans, chercheur à l'université de
Düsseldorf et directeur scientifique pendant vingt ans
du centre de recherche allemand sur le cancer d'Heidelberg,
est récompensé pour avoir trouvé la cause
du cancer de l'utérus, le "virus du papillome humain"
ou papillomavirus (VPH), deuxième type de cancer le plus
répandu chez les femmes. "Sa découverte
a permis de caractériser l'histoire naturelle de l'infection
au VPH, une compréhension des mécanismes de la
carcinogénèse induite par le VPH et le développement
de vaccins prophylactiques contre l'acquisition du VPH",
déclare le comité Nobel dans son communiqué.
Françoise
Barré-Sinoussi, 61 ans, directrice de recherche à
l'Inserm, et Luc Montagnier, 76 ans, directeur de recherche
émérite au CNRS, reçoivent quant à
eux le Nobel pour la découverte du virus immunodéficitaire
HIV, responsable du sida. Grâce à cette découverte,
il a été possible de développer rapidement
une panoplie de thérapies, donnant de nombreux espoirs
aux malades. Il témoigne aussi de l'engagement sans relâche
de ces deux pionniers, depuis 1983 au sein de l'Institut Pasteur,
pour identifier la présence d'un rétrovirus chez
les patients atteints d'une immunodéficience dont on
ignorait l'origine. "La découverte a été
essentielle à la compréhension actuelle de la
biologie de cette maladie et à son traitement anti-rétroviral",
souligne le comité Nobel dans son communiqué.
Suite aux premiers signalements du syndrome de l'immunodéficience
acquise en 1981 en Californie et à New York, ils avaient
réussi à isoler le virus responsable en 1983,
baptisé à l'époque "Lymphadenopathy
Associated Virus " ou LAV. Le professeur Montagnier dirigeait
les recherches au sein l'Institut Pasteur, tandis que Françoise
Barré-Sinoussi était l'auteur principal de la
première publication scientifique parue le 20 mai 1983
dans le prestigieux journal Science(1).
"La découverte a été essentielle
à la compréhension actuelle de la biologie de
cette maladie et à son traitement anti-rétroviral",
souligne le comité Nobel dans son communiqué,
qui indique que "25 ans après cette découverte,
a été acquise une remarquable connaissance de
cette nouvelle pandémie".
On peut se réjouir qu'une femme soit ici couronnée,
ce qui est assez rare pour être signalé.
(1)
"Isolation of a T-lymphotropic retrovirus from a patient
at risk for acquired immune deficiency syndrome (AIDS)",
par F Barre-Sinoussi, JC Chermann, F Rey, MT Nugeyre, S Chamaret,
J Gruest, C Dauguet, C Axler-Blin, F Vezinet-Brun, C Rouzioux,
W Rozenbaum, and L Montagnier, Science - Vol 220, Issue 4599,pages
868-871, mai 1983.
Lire l'abstract :
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/220/4599/868
Pour
en savoir plus :
Communiqué
de presse du Comité Nobel (en anglais) :
http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2008/press.html
Retour
sur terre de Shenzhou VII
Jean-Paul Baquiast - 29/09/2008
Les
astronautes chinois Zhai Zhigang, Liu Boming et Jing Haipeng
ont atterri en héros dimanche en Chine à bord
du vaisseau Shenzhou VII (Vaisseau divin) après le succès
de la première sortie d'un Chinois dans l'espace, qualifiée
de "percée majeure" par le président
Hu Jintao.
"Je me sens si fier pour la nation", a déclaré
peu après son atterrissage Zhai Zhigang, un colonel de
l'armée de l'air de près de 42 ans entré
dans l'Histoire en accomplissant la première sortie spatiale
effectuée par la Chine. La fusée Longue Marche
II-F, emportant Shenzhou VII et les trois astronautes, avait
décollé jeudi de la base spatiale de Jiuquan,
dans le nord-ouest de la Chine. Samedi, pendant une quinzaine
de minutes, Zhai Zhigang, a réussi la première
sortie spatiale effectuée par la Chine. Flottant dans
le vide, il avait agité le drapeau chinois rouge aux
étoiles jaunes dans un geste hautement symbolique de
la montée en puissance de la Chine au sein du club très
fermé des grandes nations spatiales. "Je me sens
bien. Je salue d'ici le peuple chinois et le peuple du monde
entier", avait déclaré le taïkonaute
au Centre de contrôle.
Avec la mission Shenzhou VII, la Chine est devenue le troisième
pays à accomplir seul une sortie dans l'espace après
les Etats-Unis et l'ex-URSS. "Votre sortie dans l'espace
a été un succès total", a déclaré
Hu Jintao par contact radio avec l'astronaute revenu à
bord de Shenzhou VII, "c'est une percée majeure
pour le développement de notre programme de vols habités".
Dimanche, le Premier ministre Wen Jiabao a suivi l'atterrissage
du Centre de contrôle aérospatial de Pékin
et a applaudi une fois la capsule sur le sol chinois. S'inspirant
de la célèbre phrase de l'astronaute américain
Neil Armstrong, le journal Beijing Youth Daily a estimé
dimanche qu'il s'agissait "d'un petit pas pour un homme,
mais d'un bond de géant pour le pays".
Sur internet, de nombreux Chinois ont témoigné
de leur fierté: "Avec notre drapeau flottant dans
le cosmos, l'espace fait désormais partie de notre grande
patrie chinoise", a affirmé un internaute sur le
site Sohu.com. Cette sortie s'est déroulée lors
du 3e vol habité chinois, qui doit permettre à
la Chine d'installer à terme des modules orbitaux, puis
sa première station permanente dans l'espace. Un premier
Chinois avait été envoyé dans l'espace
en 2003, suivi d'une deuxième mission habitée
de deux astronautes en 2005.
Pour le régime chinois, la conquête de l'espace
est un moyen de flatter la fierté nationale et de renforcer
sa légitimité. Ceci fait oublier l'énorme
scandale du lait frelaté, qui a encore terni l'image
des produits "made in China" dans le monde.
Cet événement devrait donner à réfléchir
à tous les gouvernements et hommes politiques européens
qui semblent considérer comme sans intérêt
les vols humains orbitaux assurés sur des véhicules
européens. Rappelons que le budget que la Chine consacre
à l’espace se situe aux alentours de celui de l’ESA,
Agence spatiale européenne (environ 2 milliards d’euros).
La somme est ridicule par rapport au budget de la Nasa qui avoisine
les 25 milliards de dollars. Mais l’ESA n’a jamais
reçu mission de programmer des vols habités ni
des missions planétaires humaines. Tout au plus envisage-t-elle
des vols de satellites et de robots, en matière d’exploration
du système solaire.
Aussi bien
se trouve-t-elle aujourd’hui dépourvue du lanceur
et du véhicule spatial qui la rendrait apte aux vols
humains et indépendante des matériels russes.
La fusée Ariane 5 complétée de l’ATV
Jules Verne aménagé pourraient cependant faire
aussi bien que les dispositifs chinois et russes. Encore faudrait-il
le décider.
Quant on
voit l’enthousiasme que déchaînent en Chine
les exploits des taïkonautes, on ne comprend pas que ceux
prétendant construire une entité européenne
ne se saisissent pas de tels projets, afin de montrer à
la jeunesse européenne que le continent n’est pas
uniquement un asile pour rentiers fatigués.
Spore
Jean
Paul Baquiast - Christophe Jacquemin - 27/09/08
Le
thème des origines de la vie fait actuellement, comme
nous l’avons montré dans deux rubriques de ce numéro,
l’objet d’un certain nombre de travaux de recherche.
Des scientifiques évolutionnistes cherchent à
appliquer les principes de la sélection darwinienne à
la fabrication de cellules artificielles composées de
molécules prébiotiques susceptibles après
assemblages de se nourrir, se dupliquer et évoluer comme
des organismes vivants. Si ces projets aboutissent, comme il
y a tout lieu de l’espérer, il sera éminemment
intéressant d’observer les descendances qu’auront
ces entités, sous l’effet des lois darwiniennes
de l’évolution. Mais les formes de vie ainsi créées
demanderont de longues durées pour faire émerger
de nouvelles espèces, comparables à celles existant
sur Terre.
Compte
tenu des facilités offertes par l’univers du virtuel,
il était inévitable que des modèles des
premiers processus vitaux et de l’évolution subséquente
soient proposés par des concepteurs de jeux. Rappelons
cependant que depuis plusieurs décennies des «
jeux de la vie » très simples avaient été
réalisés par des chercheurs en IA, tel celui de
Conway. Aujourd’hui, la technologie peut faire beaucoup
mieux.
C’est
l’objectif que vise le jeu Spore, désormais disponible
à la vente(1). Observons cependant un point important.
On pourrait penser que ce jeu va à l’encontre des
théories du créationnisme, selon lesquelles la
vie et les espèces avaient été créées
par Dieu. Il semble en effet justifier l’évolutionnisme
darwinien, générateur de formes innombrables.
Mais en fait on peut l’interpréter tout autrement.
Contrairement aux apparences, Spore donne au joueur la possibilité
de se comporter en une espèce de Dieu supérieur,
fixant lui-même les contraintes à l’intérieur
desquelles se dérouleront les compétitions darwiniennes.
Son libre-arbitre peut s’exercer sans contraintes. Il
se fixe à lui-même ses propres finalités,
y compris les plus éculées, tel que régner
sur son propre empire spatial. De là à faire penser
que le Dieu des défenseurs du Dessein Intelligent (Intelligent
Design) s’est comporté ainsi, il n’y a qu’un
pas. Le propre de la théorie darwinienne de l’évolution,
au contraire, fait reposer celle-ci sur des accidents survenus
au hasard, auxquelles les espèces ont répondu
par des mutations adaptatives elles-mêmes aléatoires,
ne répondant à aucun plan préalable.
Si
Spore peut familiariser ses utilisateurs aux processus évolutifs,
il ne peut donc pas être présenté comme
un outil acceptable pour enseigner l’évolution.
Tant et si bien que les responsables des Parks créationnistes
qui fleurissent un peu partout iront peut-être jusqu’à
le proposer à leurs visiteurs.
Concernant
les graphismes, ils sont loués par les critiques. Mais
on peut à l'inverse considérer les personnages
mis en scène comme particulièrement laids.
(1)
Voir notre article du 6 mars 2006 :
"Après les Sims, Will Wright concocte Spore, jeu
de simulation de la vie"
Pour
en savoir plus
Site
web officiel : http://www.spore.com
L’hippocampe
comporte une centrale de navigation
Jean Paul
Baquiast - 26/09/08
Une
étude dirigée par le Pr. Eleanor Maguire de l’University
College London et financée par le Wellcome Trust a montré
que l’hippocampe des chauffeurs de taxis londoniens, habitués
depuis des décennies à se retrouver sans instruments
modernes (cartes et GPS) dans les 320.000 rues du Grand Londres,
s’est développé de façon anormale.
Des analyses plus approfondies ont mis en évidence l’existence
dans cette partie du cerveau humain de neurones bien particuliers,
qui jouent le rôle d’aides à la navigation.
Il
s’agit de 3 catégories de cellules : les cellules
dites de localités (place cells) associées aux
lieux mémorisés, les cellules dites d’orientation
(head direction celles) qui permettent à la tête
d’agir comme un compas afin d’indiquer la direction
à suivre et les cellules de réseau (grid cells)
qui donnent des indications sur la distance parcourue en utilisant
des références analogues aux réseaux de
méridiens et parallèles donnant la latitude et
la longitude sur les cartes.
On
peut penser que l’évolution a développé
ces outils dans les cerveaux de tous les animaux appelés
à se déplacer pour leur survie au-delà
de l’horizon immédiat et retrouver rapidement les
itinéraires utiles. Nous utilisons intuitivement, sans
être chauffeur de taxi nous-mêmes, de tels neurones
pour situer les lieux qui nous sont importants et, surtout,
les itinéraires les meilleurs pour les atteindre. Ainsi,
je sais intuitivement que pour aller de chez moi à la
Poste, je dois monter dans la rue qui passe devant chez mon
domicile, tourner à gauche puis encore à gauche
et que le temps de parcours sera approximativement de 5 minutes.
L’étude
du Wellcome Trust montrerait que l’exercice multiplie
les 3 catégories de cellules nécessaires à
ces performances. Mais l’information initiale n’est
pas innée. Elle doit être entrée au moins
une fois dans le système, soit par un déplacement
réel soit par l’étude d’une carte.
Nous sommes donc là en présence de ce que l’on
pourrait appeler une aide cérébrale à la
mémoire à long terme appliquée aux lieux,
aux directions et aux distances.
L’étude
ne précise pas si les oiseaux migrateurs, qui accomplissent
des milliers de kilomètres, souvent hors de vue des terres
ou sans visibilité et retrouvent toujours exactement
leur destination, à l’aller comme au retour, disposent
de tels neurones. Mais ces oiseaux, comme d’ailleurs d’autres
grands migrateurs, tels les cétacés, disposent
en supplément d’un système de référencement
par rapport au Nord ou par rapport à d’autres repères
géodésiques permanents. Il s’agit là
de l’équivalent naturel, d’ailleurs encore
mal étudié, du compas (boussole) et peut-être
même du GPS (qui situe le voyageur en latitude, longitude
et altitude). Les chauffeurs de taxis londoniens, aussi expérimentés
qu’ils soient, ne semblent pas dotés de cerveaux
capables de telles performances.
NB:
Une étude de Hynek Burda, de l'université de Duisbourg-Essen,
montre à partir de nombreuses observations aériennes
que partout dans le monde les bovins domestiques et sauvages
s'orientent généralement au repos la tête
tournée vers le nord magnérique (et non pas le
nord géographique). Ce système d'orientation aurait
pu leur être utile dans les temps anciens lorsqu'ils se
trouvaient sans repères visibles identifiables dans les
plaines et savannes. Mais quel est le mécanisme en cause?
Il serait intéressant de le rechercher. Voir http://blogs.takepart.com/tag/hynek-burda-google-earth/
Pour
en savoir plus
Article
de Phyorg : http://www.physorg.com/news140336390.html
Des
formes de sélection rudimentaires existant sur Terre
avant l'apparition de la vie
Jean-Paul Baquiast - 25/09/08
Des formes de sélection rudimentaires existaient sur
Terre avant l'apparition de la vie : c'est ce qu'annonce notamment
un article du NewScientist relatant les travaux de Martin
Nowak et Hisashi Ohtsuki, biologistes mathématiciens
à Harvard. Ceux-ci ont utilisé des équations
simples pour modéliser la croissance de chaînes
complexes de molécules prébiotiques, acides nucléiques
et protéines(1).
Le
modèle montre que, puisque les chaînes longues
nécessaires à la vie nécessitent plus de
réactions chimiques que les chaînes courtes, elles
sont moins fréquentes que celles-ci. Et si des réactions
d'assemblage sont plus rapides que d'autres, les chaînes
résultant de ces réactions rapides seront plus
abondantes.
Le
milieu prébiotique constitue dans ces conditions un laboratoire
où s'exercent des dynamiques préévolutionnaires.
Il dispose de diversité et d'informations, susceptible
de générer une chimie complexe. Il s'agit donc
d'un milieu favorable à l'apparition de molécules
capables de favoriser les copies d'elle-même. Le premier
réplicateur qui se reproduit le plus vite et avec le
plus de précision réussit à s'imposer et
préempte alors toutes les ressources du milieu.
On
reproche à ce modèle de ne pas donner beaucoup
de pistes pour simuler un tel réplicateur dans des conditions
réelles. Le Graal de la recherche en ce domaine ne consiste
pas seulement à produire des modèles mathématiques
de l'apparition de la vie. Il consiste à produire un
ensemble chimique réel, dont on pourra dire qu'il serait
semblable aux premières formes de vie, et doté
des mêmes caractéristiques.
(1)
Prevolutionary dynamics and the origin of evolution, Martin
A. Nowak,Hisashi Ohtsuki, in PNAS, septembre 2008 - Voir
l'abstract
Pour
en savoir plus
New Scientist :http://www.newscientist.com/channel/life/dn14726-did-evolution-come-before-life.html?
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