Votre cerveau est-il un ordinateur ?

Nous avons demandé aux experts leurs meilleurs arguments dans le débat de longue date sur la question de savoir si les cerveaux et les ordinateurs traitent les informations de la même manière.

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par

• Dan Falk page d'archives

25 août 2021

C'est une analogie qui remonte à l'aube de l'ère informatique : depuis que nous avons découvert que les machines pouvaient résoudre des problèmes en manipulant des symboles, nous nous sommes demandé si le cerveau pouvait fonctionner de la même manière. Alan Turing, par exemple, a demandé ce qu'il faudrait pour un machine à penser ; écrivant en 1950, il prédit que d'ici l'an 2000 on pourra parler de machines pensantes sans s'attendre à être contredit. Si les machines pouvaient penser comme des cerveaux humains, il était naturel de se demander si les cerveaux pouvaient fonctionner comme des machines. Bien sûr, personne ne confondrait le matériau gluant à l'intérieur de votre cerveau avec le processeur à l'intérieur de votre ordinateur portable, mais au-delà des différences superficielles, il a été suggéré qu'il pourrait y avoir des similitudes importantes.

Aujourd'hui, toutes ces années plus tard, les experts sont divisés. Bien que tout le monde s'accorde à dire que notre les cerveaux biologiques créent nos esprits conscients , ils sont divisés sur la question du rôle, le cas échéant, joué par le traitement de l'information - la similitude cruciale que les cerveaux et les ordinateurs sont censés partager.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de septembre 2021

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Bien que le débat puisse sembler un peu académique, il a en fait des implications concrètes : l'effort de construire des machines avec intelligence de type humain dépend au moins en partie de la compréhension du fonctionnement réel de notre propre cerveau et de sa similitude – ou non – avec les machines. S'il était démontré que les cerveaux fonctionnent d'une manière radicalement différente de celle d'un ordinateur, cela remettrait en question de nombreuses approches traditionnelles de l'IA.

La question peut également façonner notre sens de qui nous sommes. Tant que les cerveaux et les esprits qu'ils activent seront considérés comme uniques, l'humanité pourrait s'imaginer être vraiment très spéciale. Voir nos cerveaux comme rien de plus que des machines informatiques sophistiquées pourrait faire éclater cette bulle.

Nous avons demandé aux experts de nous dire pourquoi elles ou ils pense que nous devrions - ou ne devrions pas - penser au cerveau comme étant comme un ordinateur.

CONTRE : Le cerveau ne peut pas être un ordinateur car il est biologique.

Tout le monde s'accorde à dire que les éléments réels à l'intérieur d'un cerveau - conçus sur des milliards d'années par l'évolution - sont très différents de ce que les ingénieurs d'IBM et de Google ont mis à l'intérieur de votre ordinateur portable ou de votre smartphone. Pour commencer, les cerveaux sont analogiques. Les milliards de neurones du cerveau se comportent très différemment des commutateurs numériques et des portes logiques d'un ordinateur numérique. Nous savons depuis les années 1920 que les neurones ne se contentent pas de s'allumer et de s'éteindre, explique le biologiste Matthew Cobb de l'Université de Manchester au Royaume-Uni. À mesure que le stimulus augmente, le signal augmente, dit-il. La façon dont un neurone se comporte lorsqu'il est stimulé est différente de n'importe quel ordinateur que nous ayons jamais construit.

Blake Richards, neuroscientifique et informaticien à l'Université McGill à Montréal, est d'accord : les cerveaux traitent tout en parallèle, en temps continu plutôt qu'à intervalles discrets, dit-il. En revanche, les ordinateurs numériques d'aujourd'hui utilisent une conception très spécifique basée sur l'original par Neumann architecture . Ils fonctionnent en grande partie en parcourant pas à pas une liste d'instructions codées dans une banque de mémoire, tout en accédant aux informations stockées dans des emplacements de mémoire discrets.

Rien de tout cela ne ressemble à ce qui se passe dans votre cerveau, dit Richards. (Et pourtant, le cerveau ne cesse de nous surprendre : ces dernières années, certains neuroscientifiques ont argumenté que même des neurones individuels peuvent effectuer certains types de calculs, comparables à ce que les informaticiens appellent un XOR, ou une fonction ou exclusive.)

POUR : Bien sûr que c'est possible ! La structure réelle est hors de propos.

Mais peut-être que ce que font les cerveaux et les ordinateurs est fondamentalement le même, même si l'architecture est différente. Ce que le cerveau semble faire est décrit à juste titre comme le traitement de l'information, déclare Megan Peters, scientifique cognitive à l'Université de Californie à Irvine. Le cerveau prend des pointes [brèves rafales d'activité qui durent environ un dixième de seconde] et des ondes sonores et des photons et les convertit en activité neuronale - et cette activité neuronale représente l'information.

Richards, qui est d'accord avec Cobb sur le fait que le cerveau fonctionne très différemment des ordinateurs numériques d'aujourd'hui, croit néanmoins que le cerveau est , en fait, un ordinateur. Selon Richards, un ordinateur, selon l'usage du mot en informatique, est n'importe quel appareil capable de mettre en œuvre de nombreuses fonctions calculables différentes. Selon cette définition, le cerveau n'est pas simplement comme un ordinateur. C'est littéralement un ordinateur.

Michael Graziano, neuroscientifique à l'Université de Princeton, fait écho à ce sentiment. Il y a un concept plus large de ce qu'est un ordinateur, comme une chose qui prend des informations et les manipule et, sur cette base, choisit les sorties. Et un « ordinateur » dans cette conception plus générale est ce qu'est le cerveau ; c'est ce qu'il fait.

Mais Anthony Chemero, scientifique cognitif et philosophe à l'Université de Cincinnati, objecte. Ce qui semble s'être produit, c'est qu'au fil du temps, nous avons édulcoré l'idée de 'calcul' pour qu'elle ne signifie plus rien, dit-il. Oui, votre cerveau fait des choses, et cela vous aide à savoir des choses, mais ce n'est plus vraiment du calcul.

POUR : Les ordinateurs traditionnels ne ressemblent peut-être pas à un cerveau, mais les réseaux de neurones artificiels le sont.

Toutes les plus grandes percées de l'intelligence artificielle aujourd'hui ont impliqué réseaux de neurones artificiels , qui utilisent des couches de traitement mathématique pour évaluer les informations qui leur sont transmises. Les connexions entre les couches se voient attribuer des poids (en gros, un nombre qui correspond à l'importance de chaque connexion par rapport aux autres - pensez à la façon dont un professeur pourrait établir une note finale basée sur une série de résultats de quiz mais attribuer un poids plus important à le quizz final). Ces pondérations sont ajustées à mesure que le réseau est exposé à de plus en plus de données, jusqu'à ce que la dernière couche produise une sortie. Ces dernières années, les réseaux de neurones ont pu reconnaître des visages, traduire des langues , et même imiter texte écrit par l'homme d'une manière étrange.

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Pionnier de l'IA Geoff Hinton : l'apprentissage en profondeur va pouvoir tout faire Il y a trente ans, la croyance de Hinton dans les réseaux de neurones était à contre-courant. Maintenant, il est difficile de trouver quelqu'un qui n'est pas d'accord, dit-il.

Un réseau de neurones artificiels n'est en fait qu'un modèle de niveau algorithmique d'un cerveau, explique Richards. C'est une façon d'essayer de modéliser le cerveau sans référence aux détails biologiques spécifiques du fonctionnement du cerveau. Richards souligne que c'était l'objectif explicite des pionniers des réseaux de neurones comme Frank Rosenblatt, David Rumelhart et Geoffrey Hinton : Ils étaient particulièrement intéressés à essayer de comprendre les algorithmes que le cerveau utilise pour mettre en œuvre les fonctions que le cerveau calcule avec succès.

Les scientifiques ont récemment développé des réseaux de neurones dont le fonctionnement est on dit qu'ils ressemblent plus à ceux des cerveaux humains réels . L'une de ces approches, le codage prédictif, est basée sur la prémisse que le cerveau essaie constamment de prédire quelles entrées sensorielles il va recevoir ensuite ; l'idée est que suivre ainsi le monde extérieur augmente ses chances de survie, ce que la sélection naturelle aurait favorisé. C'est une idée qui résonne chez Graziano. Le but d'avoir un cerveau est le mouvement - être capable d'interagir physiquement avec le monde extérieur, dit-il. C'est ce que fait le cerveau; c'est le cœur de la raison pour laquelle vous avez un cerveau. C'est pour faire des pronostics.

CONTRE : Même si les cerveaux fonctionnent comme des réseaux de neurones, ils ne sont toujours pas des processeurs d'informations.

Tout le monde ne pense pas que les réseaux de neurones soutiennent l'idée que nos cerveaux sont comme des ordinateurs. Un problème est qu'ils sont impénétrable : lorsqu'un réseau de neurones résout un problème, il peut ne pas être clair du tout comment cela a résolu le problème, rendant plus difficile l'argument selon lequel sa méthode ressemblait en quelque sorte à un cerveau. Les réseaux de neurones artificiels sur lesquels des gens comme Hinton travaillent actuellement sont si compliqués que même si vous essayez de les analyser pour déterminer quelles parties stockaient des informations sur quoi, et ce qui compte comme manipulation de ces informations, vous n'allez pas être en mesure de retirer cela, dit Chemero. Plus ils deviennent compliqués, plus ils deviennent insolubles.

Mais les défenseurs de l'analogie du cerveau en tant qu'ordinateur disent que cela n'a pas d'importance. Vous ne pouvez pas pointer vers un sable 0 s, dit Graziano. Elle est distribuée selon un modèle de connectivité qui a été appris parmi tous ces neurones artificiels, il est donc difficile de « parler boutique » sur ce qu'est exactement l'information, où elle est stockée et comment elle est codée, mais vous savez qu'elle est là.

POUR : Le cerveau doit être un ordinateur; l'alternative est magique.

Si vous êtes attaché à l'idée que le cerveau physique crée l'esprit, alors le calcul est la seule voie viable, dit Richards. Le calcul signifie simplement la physique, dit-il. La seule autre option est que vous proposiez une sorte d''âme' ou d''esprit' magique ou quelque chose comme ça... Il n'y a littéralement que deux options : soit vous utilisez un algorithme, soit vous utilisez la magie.

CONTRE : La métaphore du cerveau en tant qu'ordinateur ne peut pas expliquer comment nous dérivons le sens.

Aussi sophistiqué qu'un réseau de neurones puisse être, les informations qui le traversent ne sont pas réellement moyenne n'importe quoi, dit Romain Brette, neuroscientifique théorique à l'Institut de la vision à Paris. Un programme de reconnaissance faciale, par exemple, peut identifier un visage particulier comme étant le mien ou le vôtre, mais en fin de compte, il ne s'agit que de suivre les corrélations entre deux ensembles de chiffres. Encore faut-il que quelqu'un lui donne un sens, pense, perçoive, dit-il.

Ce qui ne veut pas dire que le cerveau n'est-ce pas traiter l'information — peut-être le fait-il. Le calcul est probablement très important dans l'explication de l'esprit, de l'intelligence et de la conscience, déclare Lisa Miracchi, philosophe à l'Université de Pennsylvanie. Pourtant, elle souligne que ce que fait le cerveau et ce que fait l'esprit ne sont pas nécessairement les mêmes. Et même si le cerveau ressemble à un ordinateur, l'esprit peut ne pas l'être : les processus mentaux ne sont pas des processus informatiques, car ils sont intrinsèquement significatifs, alors que les processus informatiques ne le sont pas.

Alors, où en sommes-nous? La question de savoir si le cerveau ressemble ou non à un ordinateur semble dépendre en partie de ce que nous entendons par ordinateur. Mais même si les experts pouvaient s'entendre sur une définition, la question semble peu susceptible d'être résolue de sitôt, peut-être parce qu'elle est si étroitement liée à des problèmes philosophiques épineux, comme le soi-disant problème corps-esprit et le puzzle de la conscience. Nous discutons pour savoir si le cerveau est comme un ordinateur parce que nous voulons savoir comment les esprits sont nés ; nous voulons comprendre ce qui permet à certains arrangements de la matière, mais pas à d'autres, non seulement d'exister mais de s'éprouver.

Dan Falk est un journaliste scientifique basé à Toronto. Ses livres comprennent La science de Shakespeare et A la recherche du temps.