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Pour un principe matérialiste fort

Compléments du livre
"Pour un principe matérialiste fort"

 

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Le programme européen ECAgents. Acquisition du langage par les robots

 

Les psychologues et linguistes évolutionnaires considèrent généralement que c’est en développant des échanges symboliques codés, sous forme de langages ou proto-langages, que les individus ont progressivement acquis la conscience de soi. Le phénomène s’est développé sous des formes variées au sein de très nombreuses espèces animales pour qui la vie en petits groupes constituait la forme habituelle d’occupation des territoires. Mais il n’a pris de forme systématique que chez les hominiens, pour des raisons dont la cause première est encore objet de discussions entre paléo-anthropologues. On admet cependant que l’aptitude du langage parlé (au-delà des gestes et mimiques porteurs de significations codées) à favoriser la cohésion et la survie adaptatives des hominiens a été telle qu’elle a entraîné un accroissement considérable de la masse cérébrale et des aires dédiées au traitement de l’information symbolique.

Dans la suite du langage se sont très vraisemblablement installés les premiers échanges en miroir permettant aux individus de s’identifier comme semblables à leurs vis-à-vis, c’est-à-dire dotés d’autonomie et de l’aptitude à se représenter eux-mêmes à eux-mêmes. Les bases neurologiques de cette première proto-conscience de soi sont encore en discussion. On pense que les neurones-miroirs (Sur les neurones-miroirs, voir chapitre 3) considérés il y a quelques années comme ouvrant des perspectives très importantes dans la compréhension des mécanismes de la conscience, jouent effectivement un rôle majeur. Mais ils ne sont certainement pas les seuls. Pour ce qui nous concerne, présentant les hypothèses matérialistes relatives à l’apparition de la conscience chez l’homme et de toutes les formes culturelles associées à celle-ci, il est en tous cas intéressant pour nous de mieux connaître le rôle du langage.

Malheureusement peu de traces demeurent aujourd’hui des conditions dans lesquelles se sont développées les cultures langagières humaines, bien plus complexes que ne le sont celles associées aux langages animaux. On ne voit pas nettement, notamment, les modifications anatomiques ou comportementales précises en ayant résulté. C’est pourquoi il convient d’attacher une grande importance aux travaux contemporains concernant l’apparition du langage chez les robots.

Ces travaux, malheureusement encore trop rares et mal connus, soulèvent il est vrai un grand scepticisme. Comment des machines, aussi perfectionnées soient-elles, peuvent-elles acquérir des rudiments de langage et par conséquent sans doute des éléments de conscience de soi, qui en feraient véritablement nos semblables ? On s’imagine généralement que si elles le font, c’est parce qu’elles sont programmées par leurs concepteurs à cette fin, comme le sont d’innombrables dispositifs technologiques capables d’identifier des sons et de synthétiser des réponses vocales. Mais il ne s’agit absolument pas de cela, comme nous allons le voir. Les robots participant à de telles expériences acquièrent progressivement, en détournant (exaptant) des modes d’entrée-sortie qui n’étaient pas prévus pour cela, la capacité de communiquer et de se doter de formes culturelles exploitant ces possibilités de communication.

Certes, les robots utilisés pour ces échanges sont très bien dotés en programmes internes implantés par leurs concepteurs. Le chien Aibo de Sony, nous l’avons dit, utilisé dans certaines de ces expériences, est, comme ses homologues provenant d’autres laboratoires, une machine très complexe, aux nombreux sous-programmes. Cependant les chercheurs de Sony participant au programme ECAgents ont dépouillé le chien Aibo (qui n’est d’ailleurs plus commercialisé, nous l’avons dit) de tous ses programmes commerciaux. Il constitue cependant encore une plateforme robotique d’une grande richesse, aux nombreuses « boites » susceptibles d’interagir. De ce fait, mis dans une situation nouvelle, il est capable de comportements par essais et erreurs lui donnant des possibilités d’adaptation innovantes importantes. Mais encore une fois, répétons que dans de tels cas, le comportement adaptatif nouveau qui est observé – quand il apparaît un comportement nouveau, ce qui n’est pas toujours le cas - n’est pas programmé a priori par les responsables de l’expérimentation. Il est seulement constatée et si possible expliqué a posteriori.

Sur le plan informatique, il faut préciser que l’architecture hardware de ces robots fait un large appel aux réseaux neuronaux, de même que la programmation utilisée recourt à la sélection de type génétique des instructions les plus efficaces. Il s’agit de deux modes plus ou moins inspirés de la nature, qui ouvrent aux robots des possibilités d’évolution non négligeables – bien qu’encore limitées par le manque de ressources informatiques générales. On notera que la machine consciente proposée par Alain Cardon (section précédente) ne fait pas appel aux réseaux neuronaux ni à la programmation génétique, mais aux agents logiciels. Il s’agit d’un système massivement multi-agents, dont les capacités d’apprentissage et d’interaction sont bien plus importantes. Mais c’est une solution « luxueuse » et encore mal maîtrisée, que la plupart des laboratoires robotiques ne souhaitent pas utiliser à ce jour.

Des bactéries aux robots : de la coopération aux langages.

Le laboratoire Sony-CSL de Paris, sous la direction de Luc Steels, a été pionnier dans l’expérimentation des modalités d’acquisition du langage chez les robots. Ce laboratoire, bien que dépendant d'une entreprise industrielle, est dédié à la recherche fondamentale. Et les objectifs ont été dès le début d'une grande portée épistémologique. Il s'agissait de comprendre comment est apparue et s'organise la communication humaine, non pas par des études sur l'origine des langages dans les sociétés animales et pré-humaines, mais en construisant des robots qui interagiront ensemble et avec l'homme. Ces robots servent de modèles pour la compréhension des mécanismes qui ont été et demeurent à l'œuvre dans l'apparition et l'apprentissage du langage dans les sociétés humaines. On n'affirmera pas que ces modèles représentent exactement ce qui a pu se passer aux origines de la communication langagière, mais on obtiendra de fortes présomptions débouchant sur des hypothèses susceptibles d'être reprises et testées par les chercheurs en sciences humaines et les épistémologues. Les robots modernes sont à la fois suffisamment proches et suffisamment différents des hommes pour que ces hypothèses puissent être fortement suggestives et constructives.

Les travaux menés chez Sony-CSL Paris ne sont pas les seuls à explorer le thème de l'émergence du langage dans des populations de robots interagissant en communautés. Ils participent d'un bouquet de recherches associant plusieurs laboratoires européens et un japonais, au sein du projet ECAgents, financé par le programme européen Technologies futures et émergentes (IST-1940) (1). L'objectif en est de développer une nouvelle génération d'agents incorporés (embodied, c'est-à-dire dotés de corps robotiques) qui puissent interagir sans intervention humaine avec le monde physique et communiquer spontanément, soit entre eux, soit avec des humains. Le site du projet indique que les recherches feront appel dans un premier temps aux fonctionnalités permises par les technologies existantes (téléphone mobile, WI-FI, robots) avant de proposer de nouvelles fonctionnalités et de nouvelles solutions technologiques. Sur le plan méthodologique, on visera aussi le développement de nouveaux concepts, outils, modèles, algorithmes, méthodes d'évaluation s'appliquant à des populations évoluant grâce à l'interaction et à la communication. Le projet cherchera à faire apparaître les propriétés de base des différents systèmes d'échange, depuis ceux des animaux jusqu'aux langages humains complexes utilisant les médias technologiques. Il s'agira de mettre en évidence la nature des systèmes actuels de communication et de proposer des hypothèses selon lesquelles concevoir de nouvelles technologies basées sur des systèmes artificiels incorporés, c'est-à-dire des robots.

Il n’est pas besoin de longs discours pour démontrer à la fois l'ambition et l'intérêt considérable de telles recherches. Malheureusement, la communication s'établit encore mal entre les travaux de la robotique moderne et ceux des autres sciences, qu'il s'agisse des sciences du vivant ou des sciences sociales et humaines. Il en résulte que les avancées de tout ce qui concerne la vie artificielle et l'intelligence artificielle évolutionnaires restent peu connues des autres disciplines. Au sein même de l'intelligence artificielle, du fait de l'excessif cloisonnement des communautés dédiées en France à l'intelligence artificielle «classique», la linguistique évolutionnaire, pour reprendre le terme proposé, n'a pas encore trouvé selon nous la place qu'elle mériterait. Il nous paraît donc important d'y faire référence ici. Nous sommes là en effet au centre d’un problème important: montrer comment la robotique et l'intelligence artificielle peuvent non seulement simuler des processus analogues à ceux ayant permis l'apparition de la vie et des sociétés intelligentes, mais envisager les directions selon lesquelles les systèmes biologiques et sociaux intelligents (dont l’homme) pourraient co-évoluer avec des entités artificielles interagissant avec eux.

La coopération chez les bactéries

Mais si l'on veut aborder cette ambitieuse « vision » avec le recul nécessaire, il nous semble indispensable de remonter au plus haut de l'apparition de la communication dans les systèmes vivants. C'est semble-t-il dans l'archéologie de la communication biologique que l'on pourra identifier des mécanismes génériques susceptibles de s'appliquer, sous des formes différentes, à toutes les échelles du vivant. On fera sans doute alors une constatation intéressante, à savoir que ces mécanismes génériques paraissent sinon les mêmes, du moins très proches de ceux qui permettent l'émergence de la communication langagière au sein des groupes d'automates. Les imaginatifs iront encore plus loin. Ils feront l'hypothèse que ces mêmes mécanismes se retrouvent à la source de toutes les formes d'évolution construisant des représentations symboliques de notre univers.

Il n'est pas question ici d'aborder tous ces thèmes à la fois. Bornons-nous, avant de revenir aux travaux de Sony-CSL et aux recherches menées dans le projet ECAgents, d'évoquer ce que nous apprennent les travaux récents relatifs à l'émergence de l'association chez les organismes monocellulaires.

Pourquoi les organismes vivants ont-ils développés au cours de leur évolution des langages de plus en plus organisés ? Compte tenu des dépenses en temps et en énergie que l'émergence de ces langages leur imposait, il a bien fallu qu'ils y trouvent avantage. La réponse classique est que le langage permet d'améliorer la coopération entre les individus au sein d'un groupe, coopération rendant ce groupe plus efficace dans sa compétition darwinienne avec les autres. L'efficacité du groupe s'étendant à celle de l'espèce, les langages sont devenus des attributs essentiels de la compétition entre des espèces appelées à affronter des milieux changeants et pauvres en ressources. Soit. Mais en ce cas, avant le langage, le facteur qu'il convient d'étudier en premier lieu est la coopération... Vient alors la question de savoir comment et pourquoi la coopération s'est installée ? Remarquons que le terme de coopération peut désigner nombre de choses... Sans remonter à l'apparition des premières associations de protéines auto-réplicantes, nous pouvons considérer que les formes les plus visibles de coopération sont apparues quand les bactéries unicellulaires se sont associées pour former des organismes multicellulaires.

Un article d'Emily Singers résume les recherches actuelles des biologistes évolutionnaires sur les origines des organismes multicellulaires (NewScientist, 4 décembre 2004, p. 46. Life force). Par rapport aux recherches traditionnelles sur le terrain, elles montrent comment l'étude des processus de l'évolution peut être aujourd'hui considérablement améliorée grâce aux techniques qui permettent d'obliger diverses espèces de bactéries à s'adapter in vitro à des changements de milieu ou de type de compétition artificiellement provoqués par les chercheurs. Ceux-ci en déduisent comment les souches de bactéries évoluent face à ces changements. Les bases mêmes de l'algorithme darwinien « mutation-sélection-ampliation » ne sont pas modifiées, mais ces expériences montrent les nombreuses façons selon lesquelles elles se conjuguent en fonction des circonstances, si bien qu'il est impossible de prédire les chances évolutives d'une souche mutante particulière, qu'elle soit actuellement dominante ou, au contraire, apparemment menacée de disparition. Ces recherches sont évidemment particulièrement utiles pour l'étude de la résistance des bactéries aux antibiotiques.
Or la coopération est pour les bactéries une forme omniprésente d'adaptation. Elle prend souvent la forme de l'émission d'agents chimiques. On a pu parler de webs bactériens, sans aller jusqu'à dire que les substances émises par les microbes pour se reconnaître, telles les «quorum sensors», constituent des précurseurs des langages (2). Mais la coopération devient encore plus évidente quand elle aboutit à créer des organismes multicellulaires, associant les ressources de bactéries différentes dans des entités dont le potentiel total est plus important que la somme des potentialités des associés. Or comment, si l'on peut dire, l'idée de la pluri-cellularité peut-elle venir à des bactéries monocellulaires qui pouvaient survivre sans cela ? Cette question, on le voit, est proche de celle que l'on pose concernant les origines du langage. Comment l'idée d'échanger des signaux à signification convenue vient-elle à des organismes qui jusqu'alors ne parlaient pas et s'en trouvaient apparemment très bien ?

L'article d'Emily Singer est très explicite sur ce sujet de la coopération entre bactéries. Elle cite les propos du biologiste Paul Rainey de l'Oxford Centre for Environmental Biotechnology - voir : http://www.eng.ox.ac.uk/oceb/biog.html - . «Il est coûteux de coopérer, donc il doit y avoir un bénéfice à se mettre en groupe». Mais quel est ce bénéfice ? Les expériences en laboratoire montrent que les bactéries obéissent à une tendance très forte à la coopération, comme si celle-ci représentait une valeur qui leur était imposée de l'extérieur.

Il n'est pas question de dire qu'ainsi se manifeste le doigt de Dieu en faveur de l'altruisme dans la nature. Les expériences montrent en revanche que dès que des bactéries sont soumises à des conditions nouvelles nécessitant une adaptation, elles font différentes tentatives, faisant appel à des solutions parfois éloignées, pour s'associer afin de trouver la meilleure formule de survie collective. Elles ne créent pas encore à ce stade d'organismes multicellulaires, cependant elles sont en bonne voie pour le faire. Elles procèdent alors par essais et erreurs, sur le mode darwinien de la mutation. Tout se passe comme si elles avaient acquis un gène de l'association qui les prédisposerait à s'associer... gène que l'on retrouverait dans les organismes plus complexes.

Mais parler d'un gène de l'association relèverait d'un darwinisme naïf. Si les bactéries, comme tous autres organismes plus complexes, sont poussées à s'associer, c'est sans doute pour des raisons plus simples. Elles réagiraient par exemple à des signaux physiques découlant de leur proximité géographique. Si deux organismes semblables sont suffisamment proches pour que les substances qu'ils émettent dans le milieu puissent éventuellement s'additionner, il peut s'établir une association de fait. Si l'association permet aux associés d'accéder à des sources de nutriments inaccessibles autrement, elle se perpétue, y compris sur le mode génétique. Dans l'article cité, Paul Rainey mentionne le cas de la bactérie Pseudomonas fluorescens dont les individus se lient par un mucus pour former des radeaux. Grâce à cette formule, elles peuvent flotter à la surface d'un liquide nutritif et profiter des ressources en oxygène offertes par l'air, ressources hors de portée des bactéries restant immergées dans le liquide. Le radeau pourrait être considéré comme le prototype d'un organisme multicellulaire dont les composantes pourraient ensuite se spécialiser dans des fonctions différentes.

Les premières Pseudomonas ayant «inventé» ce dispositif ne l'ont pas fait intentionnellement. Elles disposaient déjà de la faculté de secréter du mucus et cette faculté a été exploitée par la présence d'un nombre suffisant de bactéries dans un même lieu. La fabrication du radeau peut alors être considérée comme une fonction exaptée (pour reprendre le terme de Stephen Jay Gould) à partir d'une fonction antérieure toute différente, secréter du mucus. Certaines expériences, citées également par l'article, montrent que si l'expérimentateur empêchait une souche de bactéries de faire appel à telle propriété lui ayant permis de créer une association, d'autres propriétés jusque là inutilisées pour l'association pourraient donner naissance à une coopération reposant sur d'autres facteurs.

On observera par ailleurs qu'à l'intérieur des contraintes de sélection imposées par l'environnement, ce sont les modes d'association les moins exigeants en ressources qui sont sélectionnées les premiers. On retrouve là une des grandes règles de la morphogenèse : la priorité donné aux processus les moins gourmands en énergie (Cf. Chapitre 2).

En résumé, que conclure de ce qui précède ? L'association entre organismes jusque là indépendants obéit à la règle générale du hasard et de la nécessité. Elle ne se produit que si d'une part certaines propriétés de ces organismes, jusque là liées à des fonctions vitales n'ayant rien à voir avec l'association, leur permettent dans telles circonstances particulières de se lier entre eux et si, d'autre part, cette liaison ou coopération se révèle favorable à la survie des organismes associés. On obtient alors des populations d'agents agissant en groupe (le radeau de bactéries flottant à la surface d'un liquide, par exemple) ou de véritables symbioses aboutissant à créer de nouveaux organismes (monocellulaires donnant naissance à des pluricellulaires). Dans l'un comme dans l'autre cas, les propriétés exaptées ayant permis de fonder une association durable se trouvent renforcées et structurées par l'évolution. On pourra les qualifier de moyens de communication spécifiques (par exemple des émissions-réceptions de médiateurs chimiques) ou de langages plus polyvalents, selon leur complexité.
Enfin, pour que l'association se produise et soit durable, il faut que les organismes soient suffisamment proches les uns des autres pour pouvoir s'influencer, il faut que les moyens exaptées soient les plus économiques possibles en ressources et enfin, il faut que l'association apporte des bénéfices. Ces règles semblent valables quelle que soit la taille des organismes considérés : monocellulaires ou pluricellulaires plus ou moins complexes, humains, robots…. On retiendra aussi que l'association obéissant au principe darwinien du hasard et de la nécessité, ou si l'on préfère de la mutation-sélection, les associations réussies sont en très petit nombre par rapport à toutes les associations qui pourrait théoriquement se produire si les organismes actuellement séparés se trouvaient rapprochés et bénéficiaient de conditions favorables. Bien qu'en petit nombre par rapport à la gamme des possibles, elles ont quand même donné lieu à l'infinie variété des formes vivantes et des cultures.

La coopération chez les robots

Si l'on change brutalement de niveau dans l'échelle des complexités et si l'on s'intéresse au langage, on peut considérer que le même besoin générique de s'associer et de faire pour cela appel en premier lieu aux processus les moins gourmands en énergie, s'est traduit par la sélection de certaines propriétés jusque là non utilisées pour communiquer de façon symbolique. Ces propriétés ont été exaptées au cours de processus d'essais et erreurs plus ou moins longs (évidemment involontaires, c'est-à-dire sur le mode du hasard et de la nécessité). Apportant des bénéfices compétitifs, ces exaptations ont donné naissance à des échanges de messages symboliques, proto-langages puis langages, au sein des sociétés animales et humaines. Ceci s'est produit tout autant au plan des mécanismes physiques (type de gestes ou de sons) qu'en ce qui concerne la sélection des contenus sémantiques ou de signification des échanges. Mais pour tester ces hypothèses, il n'est plus possible de générer une évolution artificielle au sein de tubes à essais ou de boîtes de Pétri. Les processus évolutifs ayant donné naissance aux langages symboliques se sont en effet déroulés sur des millions d'années. Sauf dans de très rares cas, tel celui cité par Frédéric Kaplan dans un livre remarqué (Kaplan, F. La naissance d'une langue chez les robots, Hermès Science 2001, op.cit) (un groupe de sourds-muets ayant redécouvert un proto langage naturel) on ne peut pas encore expérimenter au sein d'espèces vivantes complexes les hypothèses relatives à cette science nouvelle que l'on appelle la linguistique évolutionnaire.

Heureusement, les populations de robots offrent désormais la possibilité d'étudier un grand nombre d'hypothèses relatives aux conditions d'émergence de la coopération entre individus, y compris dans ce domaine très sophistiqué qu'est la coopération langagière. Des agents logiciels et mieux encore des robots incorporés (dotés de corps robotisés et de systèmes d'intelligence artificielle) peuvent être mis en présence les uns les autres dans des conditions très variées. Si on les soumet à des contraintes les obligeant à évoluer pour survivre, on s'aperçoit qu'ils découvrent l'intérêt de la coopération et donc de la communication. Certaines des propriétés de leurs organes d'entrée-sortie robotiques, jusqu'ici non dédiées à la communication, peuvent trouver de nouveaux emplois en générant des échanges. Si ces échanges sont profitables, ces propriétés se transforment progressivement en moyens de communication de plus en plus spécifiques et efficaces. Comme on pouvait s'y attendre, ce sont les moyens les plus économes en énergie qui sont progressivement sélectionnés. Ceci explique pourquoi les langages entre robots retrouvent certaines des caractéristiques des langages dans la nature, aussi bien en ce qui concerne les appareils utilisés que les contenus échangés. Le langage est coûteux. On ne parle pas pour ne rien dire ou, plus exactement, si dans certains cas on parle pour ne rien dire, c'est parce qu'à terme ceci se révèle plus profitable que, précisément, ne rien dire.

Donnons un exemple simple du processus d'exaptation évoqué ci-dessus. Supposons un robot doté d'un senseur à ultrasons lui permettant d'éviter les obstacles. Si plusieurs robots dotés de tels senseurs se trouvent réunis et doivent pour des raisons vitales se regrouper (par exemple lutter contre un prédateur), il pourra arriver (pas nécessairement) que ces senseurs leurs servent à s'identifier les uns les autres et se regrouper. Le système à ultrasons sera devenu un langage primitif.

On dira que les robots, aussi perfectionnés soient-ils, n'ont pas encore atteint la complexité d'un animal ni même d'une bactérie, et que les expériences susceptibles d'être conduites avec eux incorporent beaucoup de connaissances humaines préalables. On ne se trouve donc pas à l'origine des processus d'émergence du langage dans le monde biologique. Mais l'objection n'est que partiellement valable si l'on considère que, pour reprendre le terme employé plus haut, la coopération, qu'elle prenne ou non le biais du langage, obéit à des contraintes génériques extrêmement simples, se retrouvant sans grands changements à tous les niveaux de complexité des organismes physiques, biologiques ou artificiels constituant notre univers.
La linguistique évolutionnaire nous intéresse particulièrement ici par un aspect qui reste encore peu étudié pour le moment par les laboratoires de robotique. Il s’agit de la façon dont elle contribue à l’émergence chez les robots d’une proto-conscience de soi, amorce très probable de formes de conscience de soi mieux affirmées. Nous avons en effet indiqué plus haut que c’est sans doute dans l’échange langagier avec leurs homologues que les premiers hominiens, comme aujourd’hui les bébés, ont pris conscience de leur autonomie en tant qu’individu et en ont tiré toutes conséquences utiles à leur propre survie. Il est très probable que les robots, soumis à des contraintes de même nature, nous donneront l’exemple de telles « prises de conscience »
Les recherches de Sony-CSL Paris

Depuis 1998/99 jusqu'à aujourd'hui, le laboratoire a conduit une série d'expérimentations qui, conjuguées, permettent de construire une théorie générale de l'apparition du langage aux résultats impressionnants. Le domaine de recherche fait partie, comme nous l'avons dit, de ce que l'on commence à nommer la linguistique évolutionnaire. On y étudie la façon selon laquelle des agents artificiels en interaction peuvent se doter de langages possédant certaines des propriétés des langues naturelles et comment les significations ainsi échangées peuvent évoluer afin de s'adapter aux besoins et aux possibilités des agents. Citons les principaux domaines étudiés :

- Le Naming Game ou jeu de l'attribution d'un nom. L'expérience a utilisé des agents logiciels représentant des communautés d'utilisateurs dotés de langage afin d'explorer la façon dont des lexiques partagés apparaissent dans une population. Les agents interagissent d'une façon organisée. Ces interactions conduisent à l'apparition d'un répertoire commun de mots permettant de désigner des objets.

- Les Têtes-Parlantes 1999. Cette expérience a donné lieu au livre de Frédéric Kaplan précité. Il s'est agi de la première démonstration faisant appel à de véritables robots. Elle a montré, comme la précédente, comment un lexique et un système de concepts partagés pouvaient s'organiser dans une société de robots au cours de leurs « échanges culturels ». Ainsi le langage peut être considéré comme un système adaptatif complexe comprenant des structures globales résultant d'interactions sociales locales. Les robots ont développé leur vocabulaire en observant une scène à travers des caméras numériques et en communiquant sur ce qu'ils ont vu. L'expérience a été complétée par l'intervention d'observateurs humains qui pouvaient créer des agents logiciels et les faire interagir avec les robots. Elle visait à proposer des réponses à trois questions d'une grande portée philosophique : comment les concepts acquièrent-ils leurs significations ? Une intelligence artificielle est-elle possible ? Comment les machines interagissent-elles avec les humains ?

La recherche a été reprise dans le projet Talking Aibo, définissant un cadre dans lequel un humain peut enseigner à un robot, en l'espèce le chien Aibo, comment nommer les objets de son environnement.

- Maïdo et Gurby 2001. Cette nouvelle expérience cherchait à montrer, non pas comment émergeaient les contenus conceptuels des langages, mais comment une population pouvait en interagissant se mettre d'accord sur un système de sons partagés, c'est-à-dire sur des véhicules communs permettant l'échange langagier. Dans cette expérience ont aussi été développées des technologies de synthèse vocale émotionnelle et de reconnaissance des émotions dans la voix humaine.

- Aujourd'hui, les recherches de Sony CSL se développent dans plusieurs directions. Un des enjeux est de montrer que les dynamiques collectives peuvent être étendues pour rendre compte de l'émergence de formes grammaticales. Pour cela un nouveau cadre formel a été développé, appelé les « grammaires constructionnelles fluides ». L'autre direction consiste à étudier les pré-requis nécessaires à l'émergence de la communication. Il s'agit de montrer comment des mécanismes programmés dans les expériences précédentes (Têtes Parlantes, Maïdo et Gurby) peuvent être développées de façon autonome par les robots. Ainsi de l'"attention partagée". Un autre exemple porte sur les « origines auto-organisées des systèmes de vocalisations ». Le mécanisme essentiel de la « curiosité » est étudié dans une expérience dite du « tapis d'éveil », Playground experiment(2) dans lequel un robot muni d'un système de curiosité développe des activités de plus en plus complexes sur un tapis d'éveil de bébé.

Le projet ECAgents


(Ces informations sont résumées de celles fournies par le site ECAgents :
http://ecagents.istc.cnr.it/index.php?tmva=7 Les lecteurs souhaitant approfondir ces questions ont tout intérêt à se reporter aux originaux)

Le projet se développe sur plusieurs années à partir de 2003/2004. Il rassemble des partenaires ayant l'expérience des systèmes énumérés ci-dessus. La France y est représentée par le laboratoire de Sony, mais malheureusement pas par un laboratoire universitaire.

Les fondations scientifiques du projet s'inspirent des méthodes et des techniques découlant des recherches sur les systèmes complexes. Un système évolutionnaire de communication sera considéré comme un système complexe adaptatif, dont l'étude s'appuiera sur les théories de l'évolution, de l'information, des jeux, des réseaux, des systèmes dynamiques. Il existe encore aujourd'hui de grandes lacunes entre les recherches sur les systèmes complexes et les technologies de l'information, mais le projet vise à combler ces lacunes, ce qui représentera un objectif d'une très grande importance, susceptibles de nombreuses applications, en robotique auto-évolutionnaire, pour le web sémantique ou pour les technologies de communication sans fil.

Plus spécifiquement, le projet vise à :

- Développer de nouvelles générations de robots capables d'évoluer de façon autonome, de s'organiser et d'opérer de façon efficace dans un environnement dynamique,

- Définir les conditions permettant à une population de robots de développer un langage commun de communication et de partager des connaissances,

- Identifier de nouvelles méthodes et nouveaux algorithmes permettant d'obtenir ces propriétés émergentes.

Les choix méthodologiques du projet sont les suivantes:

- Constituer des populations d'agents: il s'agit d'agents qui en interagissant acquièrent de nouvelles capacités qu'aucun agent ne pourrait manifester seul.

- Les agents sont dotés de corps et sont physiquement situés. Ce sont donc des agents physiques interagissant entre eux et avec un environnement physique, d'une façon non symbolique, mais directe.

- Le système de communication des agents n'est pas défini à l'avance. Il émerge spontanément des interactions des agents entre eux et avec leur environnement physique. Il s'y adapte en permanence.

- L'ensemble s'auto-organise et évolue en fonction des changements des populations d'agents, des médias de communication qu'ils utilisent, de leur environnement et de leurs sujets d'intérêts.

- La stratégie de recherche ne consiste pas à étudier, comme on le fait traditionnellement, les modes de communication d'agents existant déjà dans la nature, mais à construire des populations d'agents artificiels à partir desquelles on conduira des expériences et on formulera des hypothèses.

- Au-delà, on étudiera les propriétés plus générales et plus abstraites de la communication au sein de grandes collections d'agents interagissant, par exemple le rôle de la topologie des réseaux d'interaction et de communication, les propriétés abstraites des systèmes de communication (contenu en information des termes utilisés, systèmes combinatoires contre systèmes non combinatoires, systèmes grammaticaux contre systèmes non grammaticaux, etc.), le rôle de l'interaction dynamique (théorie des jeux).

- A partir de ces recherches, le projet suggérera de nouveaux systèmes technologiques capables d'interagir entre eux et avec l'environnement en utilisant les méthodes étudiées (robots, appareils portables, calcul réparti, etc.).

Premiers résultats

On trouve sur le site du projet plusieurs documents du plus haut intérêt précisant les méthodes retenues par les diverses équipes de chercheurs associées dans le projet, ainsi que les objectifs restant à atteindre.

On consultera notamment (à la date de juillet 2006), les rapports suivants :

Livre Blanc version 1 : Problèmes à résoudre et grands défis (anglais) 224 pages http://ecagents.istc.cnr.it/imgs/whitepaper.pdf

Livre Bleu : une feuille de route pour la recherche (anglais) 43 pages
http://ecagents.istc.cnr.it/imgs/blu_paper.pdf

Nous nous bornerons ici à résumer le contenu du Livre Blanc, à regret car le Livre Bleu est tout aussi, voire davantage, intéressant concernant l’avenir de la robotique autonome.
Ce Livre Blanc, comme le Livre Bleu, est d’une grande richesse. Malheureusement, il exige du lecteur un certain nombre de connaissances en linguistique et en théorie de l’information qui ne le rendent pas d’une approche aisée. On verra pourtant, même en se limitant à une lecture rapide, que les objectifs des chercheurs visent bien à permettre aux robots avec lesquels ils travaillent d’acquérir des capacités linguistiques et d’auto-représentation bien supérieures à celles dont l’évolution a doté les animaux. Il s’agit en fait de viser à un niveau de performance mettant le robot au niveau de l’homme. Rappelons que, ce faisant, les chercheurs ne visent pas à programmer eux-mêmes les capacités qu’ils attendent des robots, mais à mettre ceux-ci dans des conditions de contrainte de développement leur permettant d’acquérir eux-mêmes ces capacités par apprentissage. Evidemment, les robots laissés à eux-mêmes sans interventions humaines n’auraient la possibilité d’acquérir ces compétences. Ils doivent être mis en condition favorable au départ. Mais il en est un peu de même dans la nature. On sait qu’un enfant se développant sans relations avec ses semblables et sans interactions avec un milieu stimulant risque de rester inapte à toute activité intellectuelle.

Les équipes signataires du Livre Blanc procèdent en plusieurs étapes :

1. définir les conditions de la communications entre animaux et robots animaloïdes dits animats. On sait qu’une voie d’expérimentation très fructueuse consiste à immerger des robots dans des sociétés animales, y compris dans des sociétés d’insectes, en dotant ces robots de moyens d’interface avec ces animaux qui soient reconnus par eux (par exemple des phéromones dans une expérience conduite par Jean-Louis Deneubourg dans le programme européen Leurre (3)). On peut ainsi infléchir le comportement d’un groupe, mais aussi, plus surprenant, conduire le mini-robot à se comporter lui-même comme un des membres de ce groupe. Ainsi devient-il possible d’élucider certains des moyens et certaines des fonctions de la vie sociale de l’espèce étudiée.

2. Définir les conditions de la communication de type humain (human-like communication) afin d’induire les robots à les implémenter dans leurs propres échanges. La difficulté est infiniment plus grande, du fait de la complexité des langages humains et de leurs modes d’utilisation. Pour cela, on définira les qualités propres au langage humain par rapport à celles des langages animaux, quelles que soient les espèces considérées. On observera ensuite si des robots mis en situation d’échange compétitif développent ou non ces qualités, et à quelles conditions.

Le principal responsable de ces études, Domenico Parisi, (Conseil National de la Recherche, Rome) propose ainsi d’identifier 8 caractères principaux caractérisant le langage humain. Le langage humain dispose de syntaxes permettant d’articuler entre eux des signes plus élémentaires, il est culturellement transmis et augmenté, il sert à communiquer avec soi-même (langage intérieur) et pas seulement avec les autres, il est capable de transmettre des informations sophistiquées sur le milieu extérieur, il peut utiliser des signaux non physiquement liés à l’émetteur (displaced signals) , il transmet des intentions, il est le produit d’un système nerveux complexe et finalement, il influence massivement la cognition.

Si l’on veut que des robots se dotent de tels langages, il faut les mettre dans des situations constituant des pré-requis qu’ils doivent apprendre à maîtriser. On peut en identifier deux : l’ « attention partagée » qui s’obtient chez les humains par différents mécanismes tels que le geste de désignation d’un objet ; et le partage d’un moyen physique de communication suffisamment complexe pour s’adapter à des besoins d’échanges très différents. Sur ce point, les technologies modernes permettent aux robots de communiquer par des moyens bien supérieurs à ceux dont disposaient les premiers hominiens.

3. Organiser une suite d’étapes permettant aux robots d’accroître progressivement les capacités de leurs systèmes linguistiques d’échange, en franchissant des seuils significatifs : par exemple création d’une syntaxe, d’une méta-grammaire…Luc Steels, directeur de recherche chez Sony-CSL, qui a coordonné les contributions sur ce point, propose six étapes au travers desquelles le robot devrait se retrouver doté d’une véritable langue de type humain ou, en tous cas, capable d’échanges avec les langues humaines.

Au-delà de ces premiers objectifs, le projet vise à répondre à deux autres enjeux majeurs. Le premier est d’ordre neurobiologique. Il s’agira de transformer les modèles computationnels du langage chez les robots en modèles neuraux susceptibles d’être utilisés pour comprendre l’acquisition et l’emploi du langage chez l’homme – ce qui est loin d’être encore clairement perçu aujourd’hui. Le second enjeu est d’ordre théorique. Il intéresse l’étude des systèmes complexes, en utilisant les acquis des expérimentations précédemment énumérées : comment par exemple un système macroscopique ressent les modes d’évolution des unités microscopiques dont il est constitué, comment les populations d’agents évoluent en fonction de tel ou tel changement global.

Le projet propose enfin diverses applications pratiques, d’intérêt industriel, sociétal ou commercial, intéressant les différents systèmes et matériels susceptibles d’incorporer les agents communicants étudiés précédemment sur un plan théorique.

1 : Nous ne pouvons que renvoyer le lecteur au site web du projet : http://www.ecagents.org/index.php?tmvb=0|&tmva=21 On y trouvera notamment la liste des laboratoires associés et de leurs principaux travaux, qui font autorité dans le domaine de la robotique autonome.

2 : Par le terme de "quorum sensing", on désigne la propriété qu'ont certaines bactéries pathogènes de rester dormantes dans l'organisme envahi, tant que leur nombre n'est pas suffisant pour leur permettre de passer victorieusement à l'attaque. Elles émettent une substance dont la concentration, fonction du nombre des bactéries présentes dans l'organisme, leur indique le moment favorable pour déclencher l'infection.

3 : Jean-Louis Deneubourg est le très réputé directeur du service d’écologie sociale de l’Université Libre de Bruxelles, et spécialiste de la communication chez les insectes sociaux.

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