Introduction aux sciences cognitives

Introduction aux
sciences cognitives
P. De Loor
Objectifs des sciences
cognitives
L'objectif des Sciences Cognitives est de
comprendre la nature et la structure des
activités mentales en tenant compte des
apports de différentes disciplines scientifiques,
notamment
la Psychologie Cognitive,
les Neurosciences,
les Sciences du Langage
l'Informatique
Science cognitive et IA
IA faible
Approche pragmatique « d’ingénieur »
Faire comme si
Grande majorité des applications
IA forte :
Pas qu’une simulation : une compréhension
Conscience artificielle (Cardon, Edelmann, Denett,
Minsky)
Débat philosophique (Locke, Searle/Denett)
Application : Darwin et COG
Origine
Sciences Cognitives
Cybernétique
Sciences sociales
Biologie
Complexité
hypothèses
Cognitivisme
Connexionnisme
Norbert Wiener (1894-1964) / Warren Mc Culloch (1892-1969)/
John von Neumann (1903-1957)/Claude Shannon (1916-)
Gregory Bateson (1904-1980)/Margaret Mead (1901-1978).
Cybernetics : or Control and Communication in the Animal and the Machine
Cognitivisme
Esprit ~~ Ordinateur
Symboles
Opérations logiques
Il existe, un élément intermédiaire entre le langage et le cerveau
qui traduirait les éléments rapportés par le langage en
représentations compatibles avec la structure du cerveau,
analogue des structures booléennes en informatique.
Ces "représentations mentales" permettraient donc
le passage du sémantique (langage) au biochimique (neurones),
ou, en d'autres termes, de l'esprit (mind) au cerveau (brain). C'est
là la position dite "cognitiviste".
Cognitivisme
Niveaux d’organisation observables
indépendamment
Parallèle technologique
niveau sémantique
Langage évolué
ou représentationnel
niveau symbolique
niveau neurobiologique
Assembleur
Transistors
Cognitivisme
Difficultés :
Frontières et niveaux mal définis
Il existe des échelles d’observation
intermédiaires de plus en plus rapprochées.
Exemple : Le langage est entre le
physiologique et le psychique (Atlan).
Cognitivisme
Résultats
Systèmes à base de règles
Heuristiques (jeux résolution de problème)
Systèmes experts
Systèmes de planification
Modèles de décisions basés sur les états mentaux.
(BDI)
Modèles de dialogue (argumentation, dialectique)
Architectures cognitives
Cognitivisme : critiques
Formalisation = simplification = perte de
la complexité (exemple du langage
naturel, René Thom)
Si la computation s’inscrit sur une
représentation il doit être possible d’en
établir l’inscription physique (or ce n’est
pas le cas)
La chambre chinoise de Searle
Connexionnisme
Modéliser le vivant
Absence de localisation de l’information
Fonctionnement massivement parallèle (goulot
d’étranglement de Von Neumann)
Créer artificiellement une signification
Auto organisation
Émergence de configurations globales issues de
connexions entre éléments simples
Contre le déterminisme absolu
Connexionnisme et
théorie de l’information
La complexité : Désordre apparent où l’on a
des raisons de supposer un ordre caché.
Niveaux d’organisation = bruit = signification =
intentionnalité (Atlan)
bruit
interprétation
Connexionnisme et
Théorie du chaos
La rétroaction massive fait apparaître une
organisation
Le système (physique par exemple) est
déterministe, mais très complexe et vous ne
pouvez pas dire ce qu’il va faire l’instant
d’après
Cependant son fonctionnement s’oriente vers
des ‘attracteurs’, des ‘formes organisées’ =
création vie intelligence ?
Perceptron : oui mais
sorties
0
0
i1
couche de sortie
w1
I =
i2
w2
i3
w3
wn
in
1
∑
n
k =1
f (I ) =
w k * ik
1
1 + e−I
y
 f ( I ) si f ( I ) > T 
y=

 0 sin on

couche « cachée »
couche d’entrée
0
1
-7
entrées
4.2
Réseaux associatifs : plus
proche de la psychologie
cognitive
A
B
C
D
A
a)
b)
c)
d)
Images originales
Clefs soumises en entrée du réseau
Images restituées lorsque 160 images ont été stockées
Images restituées lorsque 500 images ont été stockées
Cognitivisme/Connexionnisme
Pragmatique
Opérationnel
Fondamental
Essence de la cognition
Unification (La société de l’esprit [Minsky])
Le Problème du sens commun
« somme infinie des connaissances
élémentaires nécessaires à la moindre
action cognitive déployée
dans un environnement ouvert »
Oui mais … « theorie of
mind »
Church, Goëdel, Searle … et alors ?
« La conscience expliquée »
Denett (philosophe analytique cognitiviste)
La conscience est un Phénomène naturel explicable
Le soi (la conscience) n’existe pas en tant que tel
Il émerge d’une compétition entre des milliers d’états mentaux
Darwinisme des pensées
« Comment la matière devient conscience »
Edelman (biologiste et neuroneuro-sciences)
Darwinisme neuronale
évolution + complexité + singularité
Hypothèse du noyau dynamique
AuAu-delà du computationnalisme :
« La conscience est le fruit de mécanismes physiques subtiles »
Wilder(neuro
Wilder(neuro--physiologue)
Penrose(mathématiques) : nouvelle théorie de la physique
Searles(phylosophie)
Enaction
L’intelligence c’est l’expérience et l’action …
Le système neuronale n’est apparue qu’avec la
possibilité d’agir (plantes)
L’intelligence s’est développée très progressivement
Le sens commun informel est l’essence de la cognition,
c’est donc sur lui qu’il faut chercher.
Placer le sens commun au cœur de la cognition, c’est
affirmer que la cognition ne fonctionne plus en
référence à un monde préexistant (mais le crée).
Monde extérieur
préexistant
La cognition porte sur lui
Le sens commun est
un problème
ENACTION
Monde extérieur
créé par la cognition
qui crée le sens commun
(mais le monde n’existe pas)
Enaction
La cognition est un acte (aspect dynamique)
Elle crée le monde (compris) à chaque instant
Par un feedfeed-back, ce monde créé vient imprégner
l’acte cognitif
La cognition et le monde deviennent indissociables et
leur couplage fait émerger la signification.
Le système vivant est ‘auto poïétique’
Abandon des notions de ‘réception’, ‘stockage’ et
‘traitement de l’information’.
L’information est construite, nonnon-référencielle (n’est
pas dans une relation de correspondance avec un
élément prédéfini du monde), ‘co‘co-dépendante (dépend
à la fois de l’environnement et de l’organisation du
système)
Cognition incarnée
La représentation n’est pas la bonne unité
d’abstraction (qui est d'ailleurs dangereuse)
Le monde est sa propre représentation
L’apprentissage est incrémentale (développement de
l’enfant, Piaget), le système neuronale ne s’est
développé qu’avec la possibilité de se mouvoir.
(R. Brooks)
COG (MIT)
Robot humanoïde
Human
Human--like intelligence
Objectifs :
Face humaine
Liberté de mouvement du tronc, tête, bras, jambes et colonne
vertébrale.
Vue (caméra répondant aux mouvements).
Ouïe, touché, système vocal, mains.
Apprentissage du lien capteurs/actionneurs
Evaluation de l’energie disponible pour effectuer des mouvements.
Intégration du fait que les gens possèdent un ‘mind’
Brooks
Darwin III
Darwinisme neuronale
Darwin III reste néanmoins une simulation fort
convaincante ; un de ses principaux atouts est
de se fonder sur une théorie descriptive du
système nerveux (ici, cortex sensorisensori-moteur) et
de rester proche d'elle dans la modélisation.
Les résultats sont conformes aux prévisions,
ce qui est un grand mérite pour un système
d'une telle complexité, faisant intervenir une
grande quantité d'éléments.
IA forte : l’intelligence est
Dans le calcul
Dans la connaissance
Dans l’expérience
1956-1970
1970-1990
1990-…
Bibliographie
Invitation aux sciences cognitives, livre de Varela.
John Searle, Conscience, inconscient et intentionnalité. A propos de la
redécouverte de l’esprit (Les recherches de Carnet Psy sur le net)
Le nouveau paradigme des sciences cognitives. Article de Olro (sur le net)
Introduction au connexionnisme, cours de Claude Touzet (sur le net)
Intelligence artificielle et psychologie cognitive,
cognitive, Hervet Chaudet et Liliane
Pellegrin, Dunod 1998.
Modélisation cognitive et résolution de problèmes, Guy Caplat,
Caplat, Presses
polytechniques et Universitaires Romandes.
The practical Requirements for Making a Conscious Robot,
Robot, D. C. Dennet.
Disponible sur www.ecs.soton.ac.uk/~harnad/Papers/Py104/denett.rob.html
(résume ‘la conscience expliqué’)
Comment la matière devient conscience,
conscience, Gerald Edelman, Giulio Tononi.
Editions Odile Jacob 2000.
Le site automates intelligents : http://www.automatesintelligents.com/
Le site vie artificielle : http://www.vieartificielle.com/