Une nouvelle théorie de l’intelligence peut perturber l’intelligence artificielle et les neurosciences

Numenta “La théorie de l’intelligence des mille cerveaux”

Source: istockphoto

Les progrès récents en intelligence artificielle, notamment en apprentissage en profondeur, ont emprunté des concepts au cerveau humain. L’architecture de la plupart des modèles d’apprentissage en profondeur repose sur des couches de traitement, un réseau de neurones artificiels inspirés des neurones du cerveau biologique. Cependant, les neuroscientifiques ne s’entendent pas sur ce qu’est exactement l’intelligence et comment elle se forme dans le cerveau humain – c’est un phénomène qui reste inexpliqué. Jeff Hawkins, technologiste, scientifique et cofondateur de Numenta, a présenté un cadre novateur permettant de comprendre le fonctionnement du néocortex humain, intitulé “Théorie de l’intelligence aux mille cerveaux”, lors du sommet sur le projet “Human Brain” à Maastricht (Pays-Bas), en octobre. 2018.

Le néocortex est la partie du cerveau humain impliquée dans des fonctions d’ordre supérieur telles que la pensée consciente, le raisonnement spatial, le langage, la génération de commandes motrices et la perception sensorielle. Les chercheurs de Numenta estiment que chaque partie du néocortex humain apprend des modèles complets d’objets et de concepts. L’équipe a émis l’hypothèse que des neurones ressemblant à des cellules de grille existaient dans chaque colonne du néocortex humain. L’équipe de recherche propose également un nouveau type de neurone appelée cellule de déplacement, complémentaire des cellules de la grille et localisée dans l’ensemble du néocortex. Les cellules de la grille sont des neurones modulés en place qui permettent de comprendre la position. Les chercheurs pensent que chaque colonne corticale apprend des modèles d’objets complets en combinant les entrées avec un emplacement dérivé d’une cellule de la grille, puis en intégrant des mouvements superflus.

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Pour illustrer ce concept, les chercheurs utilisent une tasse de café à titre d’exemple. Lorsque nous voyons et touchons une tasse à café, plusieurs colonnes des hiérarchies visuelle et somatosensorielle observent simultanément différentes parties de la tasse. Chaque colonne de chaque région apprend des modèles complets de la tasse basés sur l’entrée sensorielle (dans cet exemple, vision et toucher), avec une localisation de cette entrée centrée sur l’objet, puis intégrant les mouvements du capteur. Les modèles de la tasse ne sont pas identiques car chaque modèle de la tasse est appris à partir d’un sous-ensemble différent de matrices sensorielles. À la différence de la vision commune, où les entrées sensorielles sont traitées dans une hiérarchie de régions corticales, cette théorie affirme que les connexions ne sont pas de nature hiérarchique. Au lieu de cela, les connexions non hiérarchiques peuvent se connecter entre les hémisphères du cerveau, et entre les modalités et les niveaux hiérarchiques. En raison des connexions non hiérarchiques, une inférence peut se produire avec le mouvement des capteurs.

Selon les chercheurs, le néocortex contient des centaines, voire des milliers de modèles de chaque objet du monde, et l’intégration des caractéristiques observées se produit dans chaque colonne, à tous les niveaux de la hiérarchie, et pas seulement au sommet de la hiérarchie. – D’où le nom «La théorie de l’intelligence aux mille cerveaux». Le cadre redéfinit le fonctionnement du néocortex humain. Selon les chercheurs, le néocortex contient des milliers de modèles fonctionnant non seulement en hiérarchie, mais également en parallèle. C’est une théorie innovante qui défie les conceptions conventionnelles et peut avoir un impact à la fois sur l’intelligence artificielle et les neurosciences.

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Références

Hawkins, Jeff; Lewis, Marcus; Klukas, Mirko; Purdy, Scott; Ahmad, Subutai. «Un cadre pour l’intelligence et la fonction corticale basé sur les cellules de grille dans le néocortex». BioRxiv 442418; doi: https://doi.org/10.1101/442418. 13 octobre 2018.

Lodato, Simona; Arlotta, Paola. «Générer une diversité neuronale dans le cortex cérébral des mammifères.» Revue annuelle de biologie cellulaire et du développement . Vol. 31: 699-720 (date de publication du volume, novembre 2015). https://doi.org/10.1146/annurev-cellbio-100814-125353

Moser, Edvard; Moser, May-Britt. «Grid Cells». Scholarpedia , 2 (7): 3394. doi: 10.4249 / scholarpedia.3394 2007.

Abbott, Alison; Callaway, Ewen. “Prix Nobel pour le décodage du sens du lieu du cerveau.” Nature . 06 octobre 2014.