L’intelligence est incarnée physiquement et n’est pas seulement une fonction cérébrale

19/10/2021 à 8h00 CEST

Des scientifiques de l’Université de Stanford ont développé une simulation de la façon dont les corps deviennent intelligents et ont découvert que l’intelligence est physiquement incarnée et n’est pas seulement une fonction cérébrale.

Ils ont vérifié cela en créant des intelligences artificielles virtuelles qui effectuent des tâches dans des environnements simulés pour imiter l’évolution biologique de l’esprit et du corps.

Leurs découvertes, publiées dans la revue Nature Communications, suggèrent que l’incarnation est la clé de l’évolution de l’intelligence.

L’équipe a introduit des animaux artificiels virtuels, qu’ils ont appelés unimales (animaux universels), dans une simulation, dans un premier temps afin qu’ils puissent apprendre à marcher dans un environnement virtuel spécialement conçu pour provoquer l’apprentissage.

Animaux universels

Animaux universelsLes créatures virtuelles ont développé diverses promenades en fonction du terrain de leur environnement, et dans des expériences ultérieures, les unimals ont participé à des tâches encore plus complexes.

Ceux qui avaient appris à marcher sur des terrains variables, en adaptant leur morphologie à l’environnement, apprenaient ces tâches complexes plus rapidement et les exécutaient mieux que les unimals adaptés aux terrains plats.

Pour les chercheurs, avoir des corps affecte l’évolution de l’intelligence : « ce que nous apprenons dans la vie peut être accéléré simplement en changeant notre morphologie », explique Surya Ganguli, l’une des chercheuses, dans un communiqué.

« Nous sommes tellement concentrés sur le fait que l’intelligence est une fonction du cerveau humain et en particulier des neurones, que considérer l’intelligence comme quelque chose qui est physiquement incarné est un paradigme différent », ajoute Fei-Fei Li, un autre des chercheurs.

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Esprit et corps virtuels

Esprit et corps virtuelsLes chercheurs expliquent que, dans la nature, l’intelligence se manifeste toujours incarnée par des animaux qui effectuent des tâches pour lesquelles leur corps est bien conçu.

C’est parce que l’intelligence de chaque espèce animale a évolué avec sa forme physique au fur et à mesure qu’elle interagit avec son environnement.

L’intelligence artificielle, en revanche, n’a pas de corps : elle est développée sur des puces électroniques intégrées aux ordinateurs. Cependant, il est renforcé lorsqu’il fait partie d’un corps, selon ce qui a été découvert dans cette recherche.

Les chercheurs notent que cette découverte « ouvre la porte à des expériences virtuelles à grande échelle pour obtenir des informations scientifiques sur la façon dont l’apprentissage et l’évolution créent en coopération des relations sophistiquées entre la complexité environnementale, l’intelligence morphologique, l’apprentissage et le contrôle des tâches. »

L’algorithme de l’équipe, appelé DERL (Deep Evolutionary Reinforcement Learning), pourrait aider les chercheurs à concevoir des robots optimisés pour effectuer des tâches dans des environnements réels, notent les chercheurs.

« Si nous voulons que ces agents (robotiques) améliorent nos vies, nous avons besoin qu’ils interagissent dans le monde dans lequel nous vivons », explique le premier auteur de l’étude, Agrim Gupta..

Le même mais différent

Le même mais différentL’expérience qu’ils ont conçue pour parvenir à cette conclusion est similaire à certains égards aux environnements simulés qui ont été utilisés dans le passé pour tester des algorithmes évolutionnaires.

Il s’agit de mettre en place un espace virtuel et de placer de simples créatures simulées dans cet environnement, composé de formes géométriques virtuelles qui se déplacent de manière aléatoire.

Parmi les milliers de formes que prennent ces créatures simulées, les 10 qui se tortillent le plus sont choisies et un millier de variables en sont constituées, les répétant encore et encore.

Le résultat le plus probable est qu’en un rien de temps, une poignée de polygones virtuels sera obtenue en effectuant une marche assez acceptable à travers une surface virtuelle.

Cependant, tout cela est ancien, expliquent les chercheurs de Stanford, qui ont développé une simulation plus robuste et plus variable.

Plus loin

Plus loinIls n’essayaient pas simplement de créer des créatures virtuelles qui marchent de mieux en mieux, mais d’étudier comment ces créatures irréelles apprennent à faire ce qu’elles font et si certaines apprennent mieux ou plus vite que d’autres : c’est comme voir en temps réel comment l’intelligence surgit spontanément dans un environnement virtuel qui imite le monde réel.

Pour le savoir, l’équipe a créé une simulation similaire aux anciennes, en y introduisant leurs créatures virtuelles, initialement juste pour qu’elles apprennent à marcher.

Les formes simples de cette expérience avaient une « tête & rdquor; membres sphériques et quelques membres articulés semblables à des branches, avec lesquels ils ont développé une série de promenades intéressantes.

Certains titubaient vers l’avant, d’autres développaient une démarche articulée, semblable à celle d’un lézard, et un autre groupe développait un style agité mais efficace rappelant celui d’une pieuvre marchant sur terre.

Jusqu’à présent, tout s’est passé comme cela s’était passé lors d’expériences similaires précédentes.

Tâches plus complexes

Tâches plus complexesCependant, à cette occasion, certains de ces unimaux ont grandi en traversant différentes configurations orographiques, avec des collines ou des barrières basses qu’ils ont dû franchir.

Et dans la phase suivante, les unimals de ces différents terrains se sont affrontés dans des tâches plus complexes pour voir si, comme on le pense généralement, l’adversité conduit à une plus grande adaptabilité.

La chose surprenante à propos de cette expérience est que les 10 meilleurs unimales de chaque environnement ont facilement résolu des tâches allant de l’évitement de nouveaux obstacles au déplacement d’une balle, à la poussée d’une boîte virtuelle en montée ou à la patrouille entre deux points.

Avantage compétitif

Avantage compétitifC’est là que ces créatures virtuelles ont vraiment acquis un avantage concurrentiel, note le magazine : les unimaux qui avaient appris à marcher sur des terrains variables ont appris leurs nouvelles tâches plus rapidement et les ont accomplies mieux que leurs cousins, qui ne marchaient que dans des environnements sans relief.

Après avoir essayé 4 000 morphologies différentes, les unimaux survivants avaient dépassé, en moyenne, 10 générations d’évolution, et les morphologies réussies étaient étonnamment diverses, comprenant des bipèdes, d’autres à trois pattes (qui n’apparaissent pas spontanément dans le monde biologique) et même des quadrupèdes avec et sans bras, soulignent les chercheurs.

« En substance, nous avons découvert que l’évolution sélectionne rapidement des morphologies (structures biologiques) qui peuvent apprendre plus rapidement, permettant aux comportements appris tard dans la vie des premiers ancêtres de s’exprimer tôt dans la vie de leurs descendants », écrivent les auteurs dans leur article.

Sélection virtuelle

Sélection virtuelleCe n’est pas seulement qu’ils ont appris plus vite, ajoutent-ils, mais aussi que le processus évolutif virtuel a sélectionné des types de corps qui leur permettraient de s’adapter plus rapidement et d’appliquer les leçons plus rapidement.

Sur un terrain plat, une pieuvre peut se déplacer tout aussi rapidement, mais les collines et les crêtes introduites dans l’environnement virtuel ont été créées par les chercheurs pour donner aux créatures virtuelles une configuration morphologique cohérente, rapide, stable et adaptable.

Cette configuration orographique a été décisive pour certains unimaux pour obtenir un avantage significatif sur les autres créatures virtuelles.

Leurs corps, polyvalents grâce à une expérience orographique diversifiée, étaient mieux à même d’appliquer les leçons que leurs « esprits » testaient, et ils ont rapidement laissé derrière eux d’autres créatures virtuelles qui n’avaient pas vécu cette expérience, selon les chercheurs.

Suggestion robotique

Suggestion robotiqueCela signifie qu’il est possible de programmer des créatures virtuelles capables de développer leur capacité de mouvement à partir de zéro, sans intervention humaine, uniquement grâce à un apprentissage acquis dans une expérience virtuelle correctement développée.

L’expérience montre qu’il y a potentiellement un réel avantage à ce que l’esprit et le corps évoluent ensemble dans l’univers des créatures et des objets virtuels, concluent les chercheurs, en supposant qu’il en sera de même dans la complexité évolutive humaine.

Référence

RéférenceL’intelligence incarnée via l’apprentissage et l’évolution. Agrim Gupta et al. Nature Communications volume 12, Numéro d’article : 5721 (2021). DOI : https : //doi.org/10.1038/s41467-021-25874-z

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