Les sciences cognitives

Les sciences cognitives

Les sciences cognitives s’intéressent aux mécanismes et au fonctionnement des processus mentaux. Elles tentent de comprendre et de modéliser le principe de la pensée. Elles regroupent pour ce faire des disciplines aussi variées que la psychologie, la linguistique, les neurosciences, l’intelligence artificielle (IA) et l’informatique (cognitive computing) pour n’en citer que quelques unes.

La recherche dans ce domaine progresse rapidement, ce qui en fait un champ scientifique prometteur et une source d’applications industrielles dérivées possibles pour le futur.

On notera que, quoi qu’à des fins éminemment marketing, le produit Watson d’IBM est d’ailleurs classé (par les soins même d’IBM) dans ce qu’ils ont appelé le Cognitive Business ou encore Cognitive Solutions pour désigner l’intelligence « augmentée ».

Bref historique

L’histoire des sciences cognitives est relativement courte, mais son origine remonte à la naissance de la philosophie occidentale. Ces sciences ont évolué à partir de principaux courants scientifiques des temps modernes.

Elles ont commencé à prendre forme avec la Gestalt theorie, une école de psychologie née au début du XXe siècle, qui considère que la perception est au centre de la cognition. Ses fondateurs ont fui en majorité le nazisme pour s’établir aux États-Unis. Certains y ont contribué à la naissance de la cybernétique, tandis que d’autres ont œuvré à la création de la psychologie sociale ou de l’éthologie cognitive.

Les années 1950 voient l’émergence de cette branche dans un contexte scientifique très marqué par la naissance de l’informatique, ainsi que par le développement des techniques de traitement formel de l’information. Les sciences cognitives sont désormais très liées aux neurosciences et à l’Intelligence Artificielle.

Elles ne traitent donc pas de big data qui ne désigne que le traitement d’un gros volume de données ni d’analytics visant à faire des liens entre les informations traitées en vue de faire du prédictif (business intelligence).

Elle traite de cognitive computing c’est-à-dire la création de systèmes intelligents capables d’apprendre, de chercher, d’analyser, de « réfléchir », de suggérer des solutions, …

M.Wertheimer

M.Wertheimer

K.Koffka

K.Koffka

W.Köhler

W.Köhler

Les sciences cognitives

Objectifs des sciences cognitives

La cognition est le procédé par lequel des systèmes naturels (les hommes et les animaux) ou artificiels (les ordinateurs) captent des informations sur leur environnement, en font des représentations, les transforment en connaissances et les appliquent dans des activités, des comportements ou des fonctionnements.

Les sciences cognitives ont donc pour objet de décrire, d’expliquer, de simuler voire d’accroître les principales dispositions et capacités de l’esprit humain, à savoir le langage, le raisonnement, la perception, la coordination motrice, la planification, la décision, l’émotion, la conscience, la culture, etc.

Elles étudient des propriétés formelles et algorithmiques des fonctions mentales de l’homme, des mécanismes psychologiques qui les sous-tendent, ainsi que des mécanismes biologiques qui les rendent possibles. Elles cherchent généralement à saisir les rapports complexes qui se nouent entre les compétences de l’espèce et la culture au sens le plus large.

Ainsi, les études dans ce domaine s’inspirent des programmes de recherche de la psychologie expérimentale, de l’éthologie, de la physiologie et de la neurobiologie, mais aussi de concepts et de théories relevant des sciences humaines et sociales telles que la philosophie, la linguistique, l’anthropologie.

En matière de science cognitive, les fonctions mentales peuvent être décrites comme des processus de traitement de l’information, ce qui permet d’élaborer des théories explicites et testables de ces fonctions en faisant appel aux disciplines telles que les mathématiques, l’informatique et la physique statistique.

Le projet Blue Brain et Human Brain Project

Le projet Blue Brain est une parfaite synthèse des sciences cognitives. Il vise à comprendre l’architecture et les principes fonctionnels du cerveau en vue de créer un cerveau synthétique par processus de rétroingénierie. Il est né de la collaboration en 2005 entre IBM et l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) dirigée par Henry Markram. Ce projet a été étendu en 2013 à l’échelle européenne à travers le Human Brain Project (HBP) financé principalement par l’UE et également dirigé par Henry Markram.

Les chercheurs engagés dans cette mission sont parvenus à traduire sous forme de données mathématiques les propriétés biologiques d’un fragment de cerveau de rat. Cette première simulation virtuelle d’une colonne corticale, c’est à-dire l’unité de base du cortex constituée de milliers de neurones, a mis à contribution 31 000 neurones et 8 millions de connexions formant 40 millions de synapses, toutes virtuelles. L’échantillon modélisé fonctionne comme de vrais neurones biologiques. Le modèle se trouve désormais à disposition sur un portail web public accessible par tous les chercheurs du monde.

Patrick Aebischer, président de l’EPFL, qui a toujours soutenu le Blue Brain Project, a avoué que « cette publication constitue une magistrale preuve de concept pour la simulation du cerveau ».

« Chaque année, il y a 35 000 publications en neurosciences. Un chercheur ne peut en lire qu’une centaine : nous n’irons nulle part sans un modèle qui puisse intégrer toutes ces connaissances fragmentées», affirme Markram qui annonce que le premier cerveau virtuel de mammifère verra le jour en 2018.

Au-delà d’une simple simulation cérébrale, le projet a des visées médicales, en particulier l’étude et le traitement des maladies du cerveau qui sont très dévastatrices en Europe. Le Professeur Seth Grant de l’Université de Edinburgh explique qu’on pourrait déceler ces maladies, grâce à ce programme qui permettra de « comprendre comment la mutation de l’ADN cause ces centaines de maladies différentes. »

Le projet Blue Brain

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