mardi, 18 décembre 2018
Karl Friston : vers une grande théorie unificatrice du vivant et de la cognition ?
J’aimerais vous parler cette semaine d’un fascinant reportage de Shaun Raviv publié dans la revue Wired le 13 novembre dernier sur un personnage devenu incontournable en les sciences cognitives, Karl Friston. Je parle de reportage plutôt que d’une entrevue car le journaliste a passé plus d’une semaine à Londres l’été dernier pour pondre ce texte sur «The Genius Neuroscientist Who Might Hold the Key to True AI». Titre qui peut paraître un peu sensationnaliste et facile, l’intelligence artificielle étant devenue le « buzz word » que l’on sait. Mais au fond ce titre est plutôt sobre et conservateur, car ce que Friston croit avoir identifié, pour reprendre les termes du journaliste, n’est rien de moins que le principe organisateur de toute forme de vie et de toute forme d’intelligence !
Une (très) grande théorie unificatrice comme il n’y en a peu en science, pour dire le moins. Mais d’où sort ce type avec de telles idées de grandeur? Disons que selon la Royal Society of Fellows où il a été admis en 2006, les méthodes de traitement des données qu’il a mise au point en imagerie cérébrale sont utilisées dans 90% des articles utilisant aujourd’hui ces appareils. Son « statistical parametric mapping » mis au point en 1990 permet par exemple de surmonter les différences cérébrales interindividuelles afin de comparer l’activité entre différents cerveaux. La base de tout protocole d’imagerie cérébrale qu’on prend aujourd’hui pour acquis, quoi. Mais qui était loin d’être évident avant Friston. Et quand on pense à tous les domaines des sciences cognitives qui ont pris leur envol dans les années 1990 avec l’avènement de l’imagerie cérébrale, on est moins surpris d’apprendre que le Allen Institute for Artificial Intelligence a calculé qu’il était le neurobiologiste le plus fréquemment cité dans le monde. Ou que l’année dernière le groupe Clarivate Analytics, qui depuis deux décennies a prédit avec succès 46 Prix Nobel en science, a classé Friston parmi les trois plus probables à venir.
Bref quand un scientifique de cette envergure propose une grande théorie unificatrice, la communauté scientifique n’a pas le choix d’en débattre. Et il semble que l’ampleur du débat soit à la hauteur de l’ambition de son fameux « free energy principle » (ou FEP) ! Car pour Friston, ce que font tous les êtres vivants dans chacune de leur cellule comme dans l’ensemble de leurs comportements, c’est constamment chercher à minimiser cette « énergie libre ». Et pourquoi ? Pour échapper à ce bon vieux second principe de la thermodynamique qui veut que tout dans l’univers tendent vers le désordre, la désorganisation, bref l’entropie croissante. Mais pas les êtres vivants, justement, qui échapperaient temporairement à cette loi implacable en minimisant la FE. Comment ? Par exemple en apprenant à modifier ses modèles internes du monde en fonction des écarts observés entre ses prédictions et ce que nos sens nous disent sur ce qui se passe réellement dans notre environnement. Et c’est la formidable plasticité de notre système nerveux qui rend possible ces modifications de nos modèles internes.
Alternativement, on peut aussi agir sur cet environnement pour le rendre plus conforme à nos modèles internes. C’est ce que Friston appelle « l’inférence active » : vous prédisez que votre doigt touche votre nez mais vos sens vous indiquent plutôt que votre bras est le long de votre corps, donc vous le relevez vers votre nez pour réduire cet écart que vous venez de constater. Dans les deux cas (plasticité ou inférence active), on minimise l’erreur constatée sur notre prédiction (que l’on peut faire correspondre grosso modo à la minimisation de l’énergie libre). Autrement dit, quand vous minimisez l’énergie libre, vous minimisez la « surprise » causée par cet écart entre vos modèles internes et le monde.
Les applications du FEP ouvrent d’énormes perspectives théoriques et pratiques dans une foule de domaines comme celui des disfonctionnements mentaux, la psychiatrie. Les hallucinations des schizophrènes peuvent ainsi être vues comme le résultat d’un poids trop faible accordé aux évidences en provenance des sens, donc d’une erreur de prédiction qui ne corrige pas suffisamment les modèles internes. Résultat : ceux-ci s’emballent et s’en donnent à cœur joie, déconnectés du monde réel…
N’empêche, les implications profondes du FEP ne sont pas toujours évidentes. Certains ont même dit à la blague que seul Friston, au fond, comprenait réellement la FEP et qu’il fallait connaître le grec ancien pour lire Friston « dans le texte » (références aux nombreuses équations mathématiques de ses articles avec d’innombrables variables symbolisées par des lettres grecques).
Trop de mathématiques pour certains donc. Trop de présupposés avec trop de « moving parts » pour d’autres. Et des visées trop englobantes qui en rendent plusieurs sceptiques, notamment ceux qui étudient la diversité humaine comme les anthropologues où le bricolage de l’évolution comme les biologistes évolutionnistes. Mais d’autres au sein des mêmes disciplines s’efforcent de traduire des questions classiques de leur champ de recherche dans ce nouveau langage de la FEP. Bref il y a débat, à n’en pas douter.
Et comme l’un de mes rôles de blogueur des sciences cognitives est d’attirer l’attention sur les débats contemporains dans ce vaste domaine, je ne voulais pas terminer l’année 2018 sans aborder de cette question, à savoir « Does predictive coding have a future? », comme le titrait Friston lui-même dans un article publié en juillet dernier dans Nature Neuroscience. Parce que beaucoup de gens stimulants que je suis depuis longtemps s’intéressent maintenant à cette « étrange inversion », comme l’expliquait Friston dans le résumé de son article. À ce passage d’un 20e siècle où l’on pensait que le cerveau extrayait ses connaissances des sensations, à un 21e siècle où le cerveau devient une machine à faire des prédictions, un organe qui construit activement des explications sur ce qui se passent dans le monde extérieur, loin de ses capteurs sensoriels.
On peut comprendre que ce ne soit pas évident à avaler pour, par exemple, certains professeurs en fin d’une carrière davantage construite sur ce paradigme du 20e siècle. Et comprendre pourquoi un chercheur à la retraite d’une grande curiosité qui suit toujours de près l’actualité en neurosciences comme Deric Bownds confessait il y a deux semaines sur son blogue qu’il avait été « sérieusement négligent » de ne pas prêter plus d’attention à ce qu’il qualifie de révolution dans la façon de concevoir notre cerveau. D’autant plus que cette « révolution » est tout à fait compatible avec d’autres apports conceptuels récents d’une grande richesse en sciences cognitives comme la dimension corporelle de notre pensée (« embodied cognition« ), le caractère dynamique à différentes échelles de temps des phénomènes vivants ou encore le concept d’affordance. Toutes des choses orientées vers l’action, quand on y songe.
On comprendra aussi pourquoi les idées de Friston peuvent littéralement galvaniser certains jeunes chercheurs dont les cerveaux abritent des modèles a priori du monde pas encore trop cristallisés ! Je vous ai déjà parlé ici de quelques-uns de ceux-ci, dont Anil Seth ou Samuel Vessière et Maxwell Ramstead de l’université McGill à Montréal, ce dernier étant également cité à la fin du reportage de Wired, après Julie Pitt responsable de l’apprentissage-machine chez Netflix, elle aussi complètement « convertie à l’inférence active » de Friston.
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Considérez cette passionnante enquête autour du parcours de Friston et ses obsessions contagieuses comme mon cadeau du temps des Fêtes, à lire sous la couette en faisant la grasse matinée… 😉 J’en profiterai aussi pour prendre ces vacances auquel a droit tout honnête travailleur ! On se revoit donc dans trois semaines pour continuer d’explorer ensemble l’étrange ordre des choses…
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