Souris puissante

AVEC MUSEE

Dans un film granuleux tourné aux laboratoires Bell en 1952, le mathématicien et chercheur des laboratoires Bell Claude Shannon, SM '40, PhD '40, se tient à côté d'une machine de sa propre construction. Construit pour la première fois en 1950, il s'agissait de l'un des premiers exemples d'apprentissage automatique au monde : une souris robotisée résolvant un labyrinthe connue sous le nom de Thésée. Le Thésée de la mythologie grecque antique a navigué dans le labyrinthe d'un minotaure et s'est échappé en suivant un fil qu'il avait utilisé pour marquer son chemin. Mais le jouet électromécanique de Shannon a pu se souvenir de son chemin à l'aide de commutateurs de relais téléphoniques.

Au début du film, la souris à roulettes de Shannon explore méthodiquement son environnement, un labyrinthe de 25 carrés. Shannon dit aux téléspectateurs que les parois métalliques du labyrinthe peuvent être librement réarrangées, donc Thésée doit utiliser une petite machine informatique pour réapprendre la disposition à chaque fois. Mais la souris, un minuscule appareil en bois contenant une barre aimantée et ornée de moustaches métalliques, est bien trop petite pour contenir une machine informatique, dit-il. Au lieu de cela, la machinerie est cachée sous le sol du labyrinthe, une série de circuits de relais téléphoniques qu'il a réutilisés pour faire quelque chose qu'ils n'avaient jamais fait auparavant : apprendre.

Sous le sol métallique du labyrinthe, un électroaimant monté sur un chariot motorisé peut se déplacer vers le nord, le sud, l'est et l'ouest ; en se déplaçant, Thésée aussi. Chaque fois que ses moustaches de cuivre touchent l'une des parois métalliques et complètent le circuit électrique, deux choses se produisent. Tout d'abord, l'interrupteur du circuit de relais correspondant passe de marche à arrêt, enregistrant cet espace comme ayant un mur de ce côté. Puis Thésée effectue une rotation de 90° dans le sens des aiguilles d'une montre et avance. De cette façon, il se déplace systématiquement dans le labyrinthe jusqu'à ce qu'il atteigne la cible, enregistrant les sorties et les murs pour chaque case qu'il traverse.

Ces photos, publiées dans le magazine Life en 1952, montrent le chemin emprunté par Thésée en apprenant un schéma de labyrinthe et le chemin direct emprunté lors de son deuxième voyage dans le même labyrinthe.

Pendant que Thésée travaille dans le labyrinthe, le film passe à d'autres séquences alors que Shannon parle du réseau téléphonique d'AT&T. Une minute plus tard, le spectateur retourne dans le labyrinthe, où Shannon, tenant la souris dans sa main, nous dit qu'il a fini d'apprendre. Shannon le replace dans le labyrinthe et, une fois libéré, Thésée et son aimant intégré sont guidés par le chariot électromagnétique le long du chemin indiqué par les commutateurs de relais laissés en position marche. En seulement 18 secondes, il se dirige infailliblement vers la cible, un morceau de fromage en laiton qui déclenche une sonnerie lorsqu'il est touché par les moustaches en cuivre.

Avant de travailler aux Bell Labs, Shannon avait déjà fait sa marque en tant qu'étudiant au MIT, où il a prouvé que la logique booléenne pouvait être appliquée aux circuits électroniques, un concept qui jetterait les bases de l'informatique numérique. L'éminent scientifique cognitif Howard Gardner appellera plus tard sa thèse de maîtrise de 1940, Une analyse symbolique des circuits de relais et de commutation, peut-être la thèse de maîtrise la plus importante et aussi la plus célèbre du siècle.

En 1948, Shannon avait introduit le concept de théorie de l'information dans A Mathematical Theory of Communication , un article fournissant la preuve mathématique que toute communication peut être exprimée numériquement. L'idée que l'information pourrait être réduite à 1s et 0s était révolutionnaire dans les années 1940, lorsque de grandes parties du système téléphonique dépendaient encore d'opérateurs utilisant des standards manuels pour établir des connexions filaires analogiques entre les téléphones. C'était tellement révolutionnaire, en fait, que beaucoup de gens n'étaient pas d'accord avec Shannon, explique Mazin Gilbert, vice-président de la technologie et des systèmes avancés chez AT&T Labs. Ils n'ont pas vu la percée profonde qu'il a eue. Pendant des décennies, beaucoup ont douté que la communication puisse être entièrement numérique, et il a fallu des années avant que les gens commencent à tester et à comprendre la vision de Shannon. Même dans les années 90, les chercheurs avaient du mal à comprendre de quoi parlait Shannon, dit Gilbert. Il avait plusieurs générations d'avance sur son temps.

Thésée était également en avance sur son temps, et il a inspiré tout le domaine de l'IA, dit Gilbert. La souris, qui figurait dans Science populaire , Temps , et Vie magazines la même année où le film AT&T a été réalisé, appris uniquement par essais et erreurs. Ces essais et erreurs aléatoires sont à la base de l'intelligence artificielle, explique Gilbert.

À bien des égards, Shannon était mal à l'aise avec sa renommée croissante; il était reclus pendant son temps en tant que professeur au MIT, encadrant seulement sept étudiants diplômés au cours de ses 22 ans de mandat. Quant à Thésée, plusieurs versions du labyrinthe ont été construites aux Bell Labs à des fins de démonstration, y compris la machine montée sur miroir dans la vidéo de 1952. Bien que le labyrinthe d'origine ne fonctionne plus, il fait toujours partie de la collection du musée du MIT.

Shannon a créé le labyrinthe original de Thésée à la maison, avec l'aide de sa femme, Betty, elle-même mathématicienne aux Bell Labs. AT&T avait-il un atelier d'usinage qui aurait pu le construire pour lui ? Oui. Mais il l'a construit chez lui parce qu'il le voulait, explique l'historien d'AT&T Sheldon Hochheiser. Il aimait bricoler, aimait construire des choses… [ça faisait] partie de son génie. Mais bien qu'il l'ait peut-être construit principalement pour le plaisir, le labyrinthe de commutateurs auto-apprenants et auto-mobiles de Shannon a permis aux chercheurs des Bell Labs de mieux comprendre le réseau labyrinthique du système de commutation téléphonique d'AT & T. Dans une description écrite du projet, Shannon a noté que sa machine était capable de résoudre [par essais et erreurs], de se souvenir de la solution, et aussi de l'oublier au cas où la situation changerait et que la solution ne serait plus applicable. Les connaissances acquises grâce au projet Theseus ont permis à AT&T d'améliorer la mémoire mécanique et le routage de son réseau téléphonique.

Ces commutateurs de relais sous le sol du labyrinthe servent de cerveau à Thésée, la souris qui résout le labyrinthe. Musée du MIT

Mais tous les engins de Shannon n'avaient pas d'applications pratiques. J'ai toujours poursuivi mes intérêts sans trop me soucier de la valeur finale ou de la valeur pour le monde, a-t-il déclaré dans une interview en 1992. J'ai passé beaucoup de temps sur des choses totalement inutiles. Il est allé là où son inspiration l'a mené, qui était souvent des jouets et des jeux, y compris des machines à jouer aux échecs, un solveur de Rubik's Cube, des pogo sticks à essence et une machine qui, lorsqu'elle est allumée, fait sortir une main mécanique de une boîte et s'éteint.

L'humour ironique de Shannon fait surface à la fin du film Theseus. Il regarde directement la caméra et note que la méthode utilisée par la souris est garantie mathématiquement pour résoudre tout labyrinthe possible. Et puis, en s'amusant, il emprisonne la souris dans un seul carré.

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