Neurosciences Les recherches sur le comportement humain se sont, depuis une trentaine d'années, raccordées à quelques spécialités proches, mais aussi...

« Neurosciences Les recherches sur le comportement humain se sont, depuis une trentaine d'années, raccordées à quelques spécialités proches, mais aussi à des disci­ plines auparavant · assez éloignées.

Les neuro­ sciences, en pleine expansion, se sont fédérées à d'autres approches au sein d'une entreprise pluridis­ ciplinaire, la science cognitive.

Ce sont les travaux sur /'intelligence artificielle qui sont à l'origine de ce regroupement.

Soupçonnées parfois de faire preuve d'un certain impérialisme par des spécialistes de dis­ ciplines appartenant à la même nébuleuse et qui crai­ gnent d'être absorbés, les sciences cognitives sont dans une phase de développement rapide. Les neurosciences (ou neurobiologie dans son acception anglaise, selon J.F.

Le Ny) constituent l'une des composantes des sciences cognitives (ou de la cognition).

Si la réunion des différents éléments de cet ensemble est nouveau, la plupart d'entre eux ont une existence relativement ancienne.

Les recherches sur l'intelligence artificielle (voir art.

12) ont amené, au début des années 70, l'établissement d'intercon­ nexions entre des spécialités qui, tout en ne s'ignorant pas complètement, n'entretenaient auparavant que des rapports épi­ sodiques.

Nous en sommes maintenant au stade d'un travail pluridisciplinaire, auquel les grands organismes de recherche portent un intérêt grandissant.

L'existence du programme Cognisciences du C.N.R.S., par exemple, montre qu'il s'agit d'une question d'actualité. Que sont les sciences cognitives? Le mot cognition n'est pas une création du XX0 siècle.

Le Robert spécifie qu'il est synonyme de connaissance en philo­ sophie et que le français l'a emprunté au latin au XIVe siècle. Son utilisation fréquente par les scientifiques est cependant récente. Un numéro spécial du Courrier du C.N.R.S.

est consacré tout entier aux sciences cognitives.

Le directeur du programme susmentionné, préfaçant la revue, constate que : « les questions abordées ont trait de quelque manière aux processus de codage, de traitement ou de transfert d'informations, tels qu'ils sont réalisés par le cerveau ou par l'ordinateur.» Les domaines concernés sont l'étude du langage, celle du raisonnement, de la perception, de la mémoire, de l'apprentissage, etc.

L'intelligence artificielle· est impliquée, de même que la psychologie de la connaissance, que la didactique, que les interactions homme-machine, que la neurobiologie, etc.

F.

J. Valera résume cela dans un tableau qui représente les différentes disciplines participant aux Sciences et Technologies de la Cognition (S.T.C.): Intelligence artificielle 1 . Neurosciences----- S.T.C.

- - - - - Linguistique Psychologie cognitive / ~ Épistémologie Dans chacun de ces domaines, comme le fait remarquer le préfacier de la revue, «plusieurs discours se côtoient».

Les différences peuvent venir de la formation des chercheurs (un psychologue, par exemple, n'abordera pas le fonctionnement du cerveau de la même manière qu'un neurophysiologiste). Leur origine peut être de nature idéologique ...

Mais le projet global des sciences cognitives est, dans tous ces secteurs et avec toutes ces approches, de «Jaire prévaloir une démarche unificatrice», d'essayer de: « •• • créer des langages .9ui puissent décrire avec une pertinence convenable le fonctionnement du cerveau, les opérations mentales et celles réalisées par des machines construites par l'homme...

» Le projet est, de toute évidence, « ....

d'une difficulté redoutable» (A.

Holley). Signification de quelques expressions du vocabulaire des sciences cognitives • Le mot apprentissage est utilisé ici dans un sens plus large que dans le langage courant.

Il s'applique aussi à des notions et des démarches plus abstraites que celles que l'on considère habituellement.

D{!wenant «apprenti», un jeune est embauché par exemple par un menuisier.

Il le regarde travailler, accomplit d'abord quelques tâches simples, puis des travaux plus compliqués en imitant son maître.

Celui-ci lui apprend progressivement ses «trucs», ses tours de main, jusqu'à ce qu'il soit aussi habile que lui pour concevoir et réaliser un meuble et tout objet en bois.

L'apprentissage, dans les sciences cognitives, est relatif au mode d'acquisition et de construction d'un savoir (lequel peut, d'ailleurs, s'accompagner d'un savoir-faire). L'apprentissage d'une langue, par exemple, commence par la compréhension de quelques mots que l'on est capable de mettre en relation avec les objets (ou les idées) qu'ils représentent.

L'intéressé apprend ensuite à les prononcer, à les associer pour construire des phrases, etc. • La didactique (il serait plus correct de parler des didactiques) est une spécialité qui s'est édifiée depuis une vingtaine d'années.

Le mot existait auparavant (apparition en français en 1554, dérivé du grec didaskein: enseigner).

Dire, par exemple, «Un tel tient un discours didactique», signifiait qu'il parlait clairement (et même un peu schématiquement, à la limite).

Ce champ d'étude s'est surtout constitué, en France, à la suite des problèmes posés par la réforme dite des maths modernes. La didactique étudie un (ou des) concept(s), les difficultés que les élèves ont à les comprendre (éventuellement à différents niveaux), les raisons d'être de ces difficultés (qui peuvent varier d'un individu à l'autre, mais aussi d'un milieu social à un autre), les manières de vaincre ces difficultés pour que l'élève réussisse l'apprentissage de ce (ou de ces) concepts, etc. Contrairement à la pédagogie qui s'intéresse surtout aux maniè.res les plus aptes à faire passer un message dans une classe, la didactique est directement liée à une discipline. Les problèmes posés par l'apprentissage d'une langue ne sont pas identiques à ceux que l'on rencontre dans le cours de l'apprentissage des sciences physiques. • La psychologie cognitive se consacre à l'étude de l'esprit, de -·fa pensée d'un être quand celui-ci apprend, se construit une connaissance (à la différence de la partie de la psychologie qui s'intéresse plutôt aux émotions, à l'affectivité, etc.).

Le psychologue cognitiviste aborde donc, grâce aux concepts et aux méthodes de la psychologie, les perceptions, les représentations, la mémoire, les langages, etc., domaines que d'autres spécialistes étudieront avec d'autres outils. La manière dont nos idées se forment est fonction des mécanismes du cerveau et du système nerveux, une fois les informations reçues.

En amont du processus, le mode de perception intervient.

La réaction (physiologique, org~nique ...

) dépend du contexte social, et notamment des informations que nous avons, auparavant, «mises en mémoire».

Les techniques de saisie, de codage des données jouent, et ce à tous les niveaux : perception, compréhension et interprétation; mise en mémoire; utilisation et restitution ultérieure, sous de multiples formes. Nous nous situons cette fois en aval du processus.

Il se produit parfois une «action en retour» (feed-back) sur le début de l'opération et par conséquent, après coup, sur l'ensemble du processus.

Le langage articulé, par exemple, participe à la fois à la perception d'une information, à sa compréhension, à son stockage, à l'élaboration de nouvelles connaissances susceptibles de modifier dans certains cas l'information initiale (et donc ultérieurement l'ensemble du processus). Il serait correct d'assimiler aussi la science cognitive à la théorie de la connaissance (sujet abordé depuis près de 2 500 ans par la philosophie), traitée aujourd'hui grâce à tous les apports des sciences et des technologies contemporaines et non plus de manière essentiellement spéculative. En plus des matières clairement identifiées ci-dessus et qui constituent l'ossature des sciences cognitives, d'autres spécialités sont également susceptibles d'intervenir.

Par exemple, cer.tains aspects de la physique, telle la connaissance des verres de spin.

qui a permis de mieux comprendre les réseaux de neurones.

Par exemple, certains outils mathématiques (la théorie des probabilités ou celle des systèmes dynamiques) utilisables dans le cadre de la théorie de tel ou tel système cognitif.

On en arrive ainsi à une physique mathématique de la cognition, que le mathématicien et le physicien développent en s'associant à des spécialistes du cerveau. De l'étude du cerveau et du système nerveux central à l'imitation de leur fonctionnement Le vieux rêve de l'humanité - fabriquer des machines imitant le comportement de l'être humain et capables de le rem- Les « réseaux de neurones» Le mot neurone lui-même (en fait l'expression correcte est neurone forme~ montre que le dispositif est apparu dans le cadre du projet d'« intelligence artificielle,, et qu'il a été pour partie inspiré par l'imitation du fonctionnement du cerveau humain. La définition de l'objet précise qu'il s'agit d'un automate (d'un dispositif automatisé, si l'on veut) qui, recevant plusieurs «signaux» à l'entrée, est capable d'en faire la somme (ou de les traiter), en prenant en compte les caractéristiques de chacun de ces signaux, pour donner un signal de sortie qui est la è résultante des opérations effectuées. Schématisation d'un neurone formel Les neurones formels sont associés en réseaux, la structure et les composants du réseau étant calculés de manière à "imiter quelques-unes des fonctions du cerveau humain en reproduisant certaines de ses structures de base» (voir p.

221). L'un des premiers exemples de réseau de neurones est le perceptron (Rosenblat, 1965).

Parmi ses utilisations possibles figure l'analyse d'images, à partir des réactions d'une couche de petites cellules constituant une rétine artificielle. Cellules d'association Représentation schématique d'un perceptron utilisé en analyse d'image. La cellule de décision répond par O ou par 1.

Supposons qu'on lui ait appris à reconnaître la lettre A, en sachant que le A, qui apparaîtra sur la rétine, sera un A «physique", peut-être un peu flou ou perturbé, etc.

Malgré cela, si ce A s'affiche sur la rétine, le réseau le reconnaît et la cellule de décision répond par 1. Si un autre dessin s'affiche sur la rétine, la cellule répond par zéro. - placer - est évoqué art.

12.

Cela va des mécanismes de Dédale aux robots actuels, en passant par les automates de Vaucanson et les produits de la littérature mêlant science-fiction et fantastique (Frankenstein, le Golem ...

). Dédale Ingénieur et architecte grec légendaire, qui aurait fait les plans du Labyrinthe pour le roi Minos de Crète (XVl8-)(Ve siècle av.

J.-C.), Dédale aurait également fabriqué des machines perfectionnées, des automates ... Vaucanson Jacques de Vaucanson (1709-1782), ingerneur français célèbre pour les automates qu'il réalisa (le joueur de flûte; le canard qui lissait ses plumes, nageait, mangeait et digérait ...

).

Il inventa aussi (avant Jacquard) un métier à cartes perforées à tisser la soie, mais qui ne fut pas utilisé.

Une grande partie de sa collection d'automates est exposée au Conservatoire national des Arts et Métiers. Frankenstein, le Golem Frankenstein ou le Prométhée moderne, roman de Mary Shelley (1818) où le docteur Frankenstein fabrique, en utilisant divers fragments de cadavres, un monstre auquel une décharge électrique donne la vie (voir art.

12). Le Golem est une sorte de robot, qui figure dans la tradition juive ancienne.

Une légende, relative à un golem qu'aurait fabriqué au xv1e siècle un rabbin de Prague, Rabbi Loew, figure dans le folklore traditionnel tchèque. Les interrogations, les hypothèses sur l'esprit, la formation des idées et leur évolution, sont aussi anciennes que la philosophie. La connaissance scientifique de l'anatomie et de la physiologie humaines n'est vraiment édifiée qu'au XVII 0 siècle (même si les savoirs d'Hippocrate et des médecins arabes du Moyen Age n'étaient pas négligeables).

Celle du cerveau se.... »