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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 HausenHarald 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 et Luc Montagnier - photo : D.RFrançoise 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

Capture d'écran de la télévision chinoise (CCTV) montrant le taïkonaute Zhai Zhigang brandissant le drapeau chinois lors de sa sortie dans l'espace, samedi 27 septembre, PHOTO/CCTVLes 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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