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Compl�ments du livre |
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Dans ce bref panorama des syst�mes informatiques
et robotiques, nous n’avons pas mentionn� la r�alit�
virtuelle et la vie artificielle, deux mondes qui sont les produits de
l’augmentation de puissance des ordinateurs et des r�seaux.
Il s’agit de domaines de recherche qui, bien que distincts, posent
tous deux des questions �pist�mologiques qui nous mettent
au cœur de ce que David Deutsch a nomm� “ l’Etoffe
de la r�alit� ” . Nous dirons �galement quelques
mots d’un mode de calcul et de mod�lisation informatique
peu connu du grand public, qui intrigue pourtant par sa puissance et ses
myst�res de nombreux scientifiques, les Automates cellulaires (AC) La r�alit� virtuelle est assez populaire
aujourd’hui, vu l’usage intensif qui en est fait dans les
films et dans les jeux �lectroniques. Il s’agit de cr�er,
en utilisant les ressources de plus en plus riches des g�n�rateurs
informatiques de sons, d’images et autres perceptions sensorielles,
des mondes proches ou diff�rents du n�tre, dans lesquels
les spectateurs-acteurs que nous sommes pourront �tre plong�s,
gr�ce � des interfaces sp�cifiques (casques, salles
�quip�es, etc.). La r�alit� virtuelle n’est
pas seulement un jeu ou un instrument de formation (par exemples les simulateurs
de pilotage). L’objectif, selon les termes de Denis Berthier, dans
son livre M�ditations sur le r�el et le virtuel est �
de construire un monde virtuel et y interfacer un �tre humain en
lui donnant l'impression qu'il y per�oit et agit de mani�re
naturelle : perception en trois dimensions, immersion sensori-motrice,
interaction en temps r�el, etc. �. Ce qui en d�coule est tr�s important, non seulement au plan pratique mais au plan philosophique : il sera de plus en plus difficile de distinguer le r�el et le virtuel, dans la mesure o� nos perceptions s’organisent dans le cerveau de la m�me fa�on quelle que soit la source dont elles proviennent. Il s’en suit qu’en principe, avec des ordinateurs d’une puissance consid�rablement augment�e et la possibilit� d’y connecter nos cerveaux dans les deux sens de l’entr�e et de la sortie (perspectives qui ne sont qu’une question de temps), rien n’emp�cherait de faire vivre des humains, toute leur existence durant, dans des mondes artificiels ressemblant au n�tre ou au contraire radicalement diff�rents. Ce que nous appelons la r�alit�, de ce point de vue et comme le sugg�re David Deutsch, pourrait r�sulter d’une cr�ation permanente engendr�e par un univers profond fonctionnant sur le mode computationnel. Nous avons d�j� �voqu� cette possibilit� dans le chapitre 1, � propos des enseignements de la physique quantique. A titre de m�ditation scientifique, on peut �voquer l’hypoth�se de Nick Bostrom de l’Universit� d’Oxford (Voir l’article de Jean-Paul Delahaye dans Pour la Science, ao�t 2004, p. 94). Nick Bostrom est par ailleurs un de sp�res du mouvement transhumaniste (Chapitre 6) ) selon laquelle nous pourrions tous �tre des cr�atures virtuelles cr��es par des civilisations infiniment plus avanc�es que nous technologiquement. Cette hypoth�se repose sur plusieurs postulats : 1 - il existe des civilisations assez avanc�es (post-humaines) pour a) simuler compl�tement le cerveau humain et b) d�cider de le faire ; 2 - compte tenu du principe dit d’ind�pendance du substrat, il est impossible de distinguer le contenu d’un cerveau humain de celui d’un cerveau artificiel ; 3 - compte tenu du tr�s grand nombre de cr�atures simul�es que pourrait produire et disperser dans l’univers une civilisation capable de simuler le cerveau humain, nous avons une tr�s grande probabilit� d’�tre une telle cr�ature plut�t qu’un �tre “ naturel ”. Certains objectent que nulle simulation, aussi parfaite soit-elle, ne pourrait �viter les bugs divers, bugs que, si nous �tions simul�s, nous remarquerions sous forme de d�fauts de fonctionnement. Mais � cela on r�pond que notre soci�t� et nous-m�mes sommes suffisamment porteurs d’incoh�rences internes (sans parler du fait que nous sommes encore incapables de r�soudre ce que nous nommons des myst�res scientifiques) pour que ceci traduise pr�cis�ment l’existence de bugs dans les logiciels produits par ceux qui simulent notre fonctionnement. On s’�tonnera peut-�tre d’apprendre que l’argument r�sum� ci-dessus, dit de la simulation, fait l’objet de discussions intenses parmi les scientifiques et les philosophes s’int�ressant � l’univers calculable. Nous ne sommes pas oblig�s d’adopter des visions aussi extr�mes concernant la puissance de la simulation. Les citoyens que nous sommes auront d�j� beaucoup de mal, s’ils veulent comprendre les influences qui s’exercent sur eux, � distinguer les situations simul�es des situations simplement observ�es. Les m�dias, pour diverses raisons, visant notamment � augmenter leur audience par la recherche de sensationnel, auront de plus en plus tendance � m�ler les diff�rents messages. En ce qui concerne la recherche scientifique, par contre, la simulation, conjugu�e avec la vie artificielle (voir ci-dessous) constitue un extraordinaire outil permettant de cr�er des univers repr�sentant fid�lement des situations non observables directement. Bien s�r, la fiabilit� de telles constructions d�pend de la qualit� scientifique des informations utilis�es au d�part, mais la possibilit� offerte � l’observateur de visualiser des ph�nom�nes qui sans simulation demeureraient abstraits augmente consid�rablement le champ de l’imagination cr�atrice. C’est aussi le cas pour des professions chez qui le regard joue un r�le essentiel, comme en ce qui concerne les chirurgiens. Permettre � un chirurgien de se plonger au cœur d’un organe reconstitu� par simulation l’aidera le moment venu � utiliser au mieux les images fournies par les micro-robots d’intervention.
La vie artificielle, selon les termes de Jean-Philippe Rennard, auteur d’un excellent livre du m�me nom sur la question (1) a pour objet de mieux comprendre ce qu'est la vie en recherchant et en tentant de reproduire les processus g�n�raux qui la gouvernent. Mais elle cherche aussi � transposer les m�canismes du vivant au sein d'algorithmes et d’artefacts sp�cifiques (biomim�tiques) � l'efficacit� souvent surprenante ”. Les plus utilis�s des outils employ�s par les chercheurs en vie artificielle sont les automates cellulaires. Un automate cellulaire (AC) se repr�sente sur un �cran d’ordinateur, mais le principe peut en �tre d�crit sans faire appel � l’informatique. Les premiers AC furent d’ailleurs r�alis�s sur papier. Il suffit d’imaginer une rang�e de cellules dont les unes sont noires et les autres blanches. On applique � cette rang�e une r�gle aussi simple que possible : par exemple, � partir de la rang�e initiale, qui ne comporte qu’une cellule noire, construire une seconde rang�e qui se superposera � la premi�re et qui respectera la r�gle suivante (n’importe quelle r�gle �tant �videmment possible) : toute cellule blanche voisine d’une noire deviendra noire. On construira successivement, par application de cette m�me r�gle, d’autres rang�es qui elles aussi se superposeront aux deux pr�c�dentes. Au bout d’un certain nombre de passes, on verra se dessiner un motif en forme de triangle noir constitu� de l’ensemble des rang�es superpos�es, la derni�re rang�e formant la base du triangle �tant enti�rement noire. Il s’agit d’un motif que rien ne laissait pr�voir au vu de la r�gle et de la disposition initiale des cellules. Avec des r�gles un peu diff�rentes, on fera appara�tre des motifs tous diff�rents et beaucoup plus complexes. En utilisant un ordinateur, on peut visualiser le processus, ce qui fait appara�tre des figures mouvantes analogues � des colonies d’insectes, � des croissances v�g�tales et autres formes vivantes. Les techniques de la vie artificielle offrent aujourd’hui
de tr�s nombreux programmes pour simuler des processus physiques
dynamiques ou des processus vivants. Elles servent aussi � la cr�ation
artistique, dans un domaine g�n�ralement qualifi�
de Computer Art, dont l’artiste fran�ais Bernard Caillaud,,
avait fait une de ses sp�cialit�s (Bernard Caillaud, La
cr�ation num�rique visuelle. Voir Chapitre 7. ) . L’objectif de la vie artificielle est l’�tude de propri�t�s �mergentes � partir d’entit�s et de propri�t�s d�finies au niveau local. Ainsi, les observations portent sur des populations plut�t que sur des individus seuls. Il peut donc �merger de ces groupes des comportements globaux in�dits n’�tant pas command�s par des propri�t�s individuelles. Nous avons vu pr�c�demment que cette fa�on d’observer est de plus en plus utilis�e par les sciences de la vie et les sciences humaines pour comprendre les comportements de groupe. L’�volution des populations artificielles fait appel aux mod�les darwiniens reposant sur l’ �algorithme � reproduction, mutation, s�lection, ampliation. On y retrouve en les transposant les concepts de g�notype, ph�notype, mutation et esp�ces. On y retrouve aussi les notions devenues courantes en biologie : l’apparition de niches �cologiques, de comportements coop�ratifs et plus g�n�ralement de propri�t�s globales des groupes. La question est souvent pos�e de savoir qui s’inspire de qui : les biologistes ou les programmeurs de la vie artificielle ? Comme toujours dans les sciences nouvelles qui reposent sur une forte coop�ration entre disciplines de la vie et disciplines de l’intelligence artificielle, l’interf�condation est d�sormais la r�gle. Chaque fois qu’elle est possible (Chaque fois notamment que les fronti�res entre formations et carri�res le permettent…), la constitution d’�quipes compos�es de chercheurs appartenant � ces deux s�ries de disciplines est un gage de succ�s. On distinguera la vie artificielle, qui met en œuvre des agents informatiques, et la biologie artificielle ou de synth�se, qui fabrique des objets vivants (par exemple des virus tr�s simplifi�s), en assemblant des �l�ments � base d’acides amin�s et autres mol�cules biologiques. Nous avons examin� cette direction de recherche, en plein d�veloppement, dans le chapitre 2 consacr� � l’�volution.
L’importance des automates cellulaires est d�montr�e par un ouvrage tr�s ambitieux, A New Kind of Science NKS), d� au math�maticien et informaticien Stephen Wolfram (2). Ses propositions v�ritablement stup�fiantes sont encore loin d’�tre exploit�es, bien qu’il ne soit plus possible aujourd’hui de les ignorer. Si les automates cellulaires (AC) ne sont pas une nouveaut�, comme nous l’avons vu plus haut, jamais personne ne les avait encore pr�sent�s dans une perspective si riche, tra�ant un chemin des plus originaux pouvant mener, selon l’auteur (qui n’a en principe rien d’un illumin�) � une nouvelle connaissance du monde et de nous-m�mes. Dans cet ouvrage, Wolfram d�molit impitoyablement la place �minente jusqu'ici donn�e en sciences aux math�matiques. Il veut montrer que, dans toutes les disciplines scientifiques, l’emploi judicieux de la mod�lisation et simulation par AC suffit � la recherche. Les AC s’inscrivent dans le d�veloppement du calculateur universel, dont les principes ont �t� pos�s par la machine de Turing. Il s'agit de travailler avec des entit�s discr�tes, pas � pas, en principe en langage binaire. Ceci postule que le continu qui rel�verait de calculateurs analogiques peut �tre r�duit au discret. Le traitement pas � pas est d'autant plus efficace que les algorithmes utilis�s sont simples. La r�gle ou le programme simples sont vraiment la fondation de l'approche de Wolfram, qu'il retrouve partout � l’œuvre dans la nature. Ceci conduit directement aux AC, qui sont l'outil utilis� par l'auteur pour formaliser et illustrer toutes ces hypoth�ses. Les premiers chercheurs en intelligence artificielle en avaient fait un instrument essentiel pour la construction de mod�les simulant l'�volution des syst�mes complexes, notamment en biologie. Certains les emploient toujours, tels Thomas Schelling. Mais ils furent abandonn�s (sauf exception) face au d�veloppement des mod�les math�matiques complexes eux-m�mes support�s par les programmes informatiques lourds permis par les ordinateurs modernes. La red�couverte des AC (ou plut�t l'approfondissement du domaine) par Stephen Wolfram s'appuie et s'appuiera d'ailleurs de plus en plus sur les �normes ressources permises par les stations de travail moderne, le travail en r�seau de type Grid et les progr�s pr�visibles des calculateurs num�riques. On peut penser que les AC proposerons �galement des algorithmes bien adapt�s aux futurs calculateurs quantiques. On se retrouvera en effet l� dans le discret microscopique, c'est-�-dire ce qui se passe au niveau de la particule physique ou de la mol�cule biologique. Avec les AC on pourra faire le lien avec les possibilit�s, th�oriquement infinies, de calcul multi-directionnel (multiways) permis � la particule quantique. Autrement dit, les AC pourraient explorer des hypoth�ses relevant du multivers, c’est-�-dire des univers parall�les. Avec un minimum de culture math�matique (3), on peut � la lecture de l’ouvrage de Wolfram se rendre compte que la mod�lisation des probl�mes les plus complexes, ceux de la physique quantique, ceux de la relativit� g�n�rale et m�me ceux de la th�orie des cordes ou autres th�ories int�ressant la gravitation quantique encore en devenir, peuvent �tre envisag�es � partir d’AC judicieusement choisis - ce que les math�matiques actuelles sont bien en peine de faire. Ainsi Wolfram montre comment on peut repr�senter un univers o� le temps est quantifi� sous forme de particules, ou bien un autre univers n’ayant plus de r�f�rences temporelles et spatiales tout en conservant une structure informationnelle - ce qui correspond peut-�tre � ce qui se passe au cœur des trous noirs. Bien s�r, un AC ne peut pr�tendre d�crire vraiment le cœur des ph�nom�nes cosmologiques, mais il peut nous en donner une image, nous convaincre que certaines hypoth�ses th�oriques seraient physiquement possibles - en g�n�ral � partir de l’utilisation de r�gles initiales tr�s simples. De telles d�monstrations, si les physiciens les admettaient comme valides, pourraient les conduire � b�tir de nouvelles hypoth�ses pour de futures v�rifications exp�rimentales. On se trouve ainsi, vis-�-vis du cosmos, dans la situation o� �taient les premiers voyageurs utilisant des cartes. M�me si celles-ci n’�taient en rien capables de reproduire pour eux les d�tails utiles des continents, elles pouvaient leur sugg�rer des id�es pour aller sur le terrain d�couvrir ce qu’il en �tait, plut�t que se fier � une symbolique po�tique, telle celle d’Hom�re dans l’Odyss�e. Le point essentiel est, nous l’avons rappel�, que l’�volution des AC dirig�e par des instructions ou r�gles ne peut �tre d�finie ni pr�vue � l'avance. La grande d�couverte de Wolfram est de montrer que les AC, � partir de r�gles simples judicieusement choisies, peuvent dans certains cas produire ce qui pour nous sera du complexe et de l'ind�cidable sans limites pr�visibles, pour peu que les ordinateurs en charge disposent du temps et des ressources informatiques en quantit� suffisante. L'intelligence artificielle utilisant les AC pourra produire des artefacts de syst�mes naturels en bien plus grand nombre que ce que l'ensemble des humains pourraient tester et impl�menter dans des syst�mes physiques et biologiques du monde r�el. Il s’agira de ce que l’auteur a nomm� des “ complexit�s intrins�ques ” dont nous pourrons constater l’�mergence mais dont notre entendement sera incapable de comprendre les processus de g�n�ration - de m�me sans doute que nous sommes, pour le moment encore, et sans doute d�finitivement, incapables de comprendre les processus intrins�ques ayant permis la naissance de notre univers. (4) Stephen Wolfram prend soin de nous mettre en garde. Les AC ne sont que des mod�les informatiques des processus s’exer�ant dans la nature, que ce soit dans le monde physique, ou biologique. Ils ne peuvent nous renseigner sur ce qui se passe au niveau des arrangements atomiques et mol�culaires des entit�s naturelles. La croissance d’un flocon de neige simul� par un AC ne nous renseigne pas sur la fa�on dont les tensions entre mol�cules d’eau d�terminent celle d’un vrai flocon. Mais les AC ont l’avantage irrempla�able de montrer que ce seraient chaque fois - sauf exception, �videmment - des r�gles simples identiques ou comparables qui s’appliqueraient. Ils nous donnent ainsi un outil indispensable pour d�m�ler derri�re la complexit� apparente les r�gles simples qui sont � l’œuvre. Ceci permet alors de les �tudier au cas par cas. Ceci ne veut pas dire que les AC ne nous aideraient pas � traiter les probl�mes pos�s par la recherche fondamentale : physique quantique, astrophysique, biologie, etc. Selon Wolfram, convenablement choisis et mis en oeuvre, utilisant les ressources des nanotechnologies et - si on le r�alise - de l'ordinateur quantique, les AC (ou plus exactement des programmes ou algorithmes simples fonctionnant comme eux) devraient alors nous placer au cœur de l'�volution des syst�mes physiques et biologiques de notre univers. Permettront-ils de d�velopper l'analyse des syst�mes physiques et naturels que jusqu'� pr�sent ni les technologies ni les math�matiques n'avaient permis de mod�liser; comme par exemple ce qu'est la vie, ou la conscience ? Permettront-ils aussi en amont de remonter aux lois fondamentales r�glant l'�volution de l'univers, soit sur le plan cosmique macroscopique, soit sur celui, quantique, de la particule �l�mentaire ? Il s'agirait alors non plus de construire des mod�les de la r�alit� mais de reconstruire la r�alit� avec les m�mes m�thodes et moyens qu'elle a utilis�s pour construire notre univers jusqu'� ce jour. Dans cette direction, pourrait-on construire aussi des r�alit�s diff�rentes, telles que celles existant peut-�tre dans d'autres univers ? Stephen Wolfram pour sa part ne renonce pas � d�couvrir l'�quation du Tout dont r�vent beaucoup de cosmologistes, tels Stephen Hawking. Mais il s'agira alors ici d'une �quation simple reposant sur le mod�le d'un AC universel ob�issant � des r�gles ad�quates elles-m�mes simples, qui restent �videmment � trouver. Inutile de dire que le concert des physiciens a d�j� commenc� � s'�lever contre de telles perspectives, criant � l'ubris onirique. Certains parlent m�me d’une escroquerie intellectuelle. Mais eux-m�mes, ou plut�t les plus audacieux d’entre eux, tel David Deutsch pr�cit� ou Lee Smolin, un des p�res de la gravitation quantique envisagent actuellement des perspectives tout aussi bouleversantes. Nous y avons fait allusion dans le chapitre 1. Bornons-nous � retenir que ces th�ories existent et sont admises par des hommes dont on pourrait dire sans exag�ration qu’ils sont les plus intelligents de la g�n�ration actuelle. Si les AC permettent de rendre ces th�ories plus intelligibles que ne le font les formalismes math�matiques, alors il faut les utiliser. Mais les AC ne sont pas seulement des outils commodes pour proc�der � des mod�lisations ou � des calculs. Il semble bien qu’ils nous introduisent au cœur m�me d’un autre secret de l’univers profond, s’ajoutant � celui de la g�n�ration de r�alit�s virtuelles - ou plut�t d�coulant de propri�t�s identiques : la capacit� � g�n�rer de la complexit� � partir de r�gles simples, selon des processus qui ne sont pas compr�hensibles par l’esprit humain, et par cons�quent ni pr�visibles ni programmables. Nous avons d�j� �voqu� ce ph�nom�ne � propos du monde quantique, dont peuvent �merger des ph�nom�nes que l’esprit humain est capable de constater mais qu’il est incapable d’expliquer. De plus en plus de cogniticiens en concluent que le cerveau humain, bien adapt� au monde macroscopique, est impuissant � comprendre et peut-�tre m�me � voir des ph�nom�nes relevant d’un monde sous-jacent dont la connaissance aux � �ges farouches � (5) n’�tait pas n�cessaire � la survie. Cette impuissance sera-t-elle d�finitive ou dispara�tra-t-elle au fur et � mesure que le cerveau sera confront� pour survivre � des ph�nom�nes que le d�veloppement spontan� des sciences et des technologies aura fait �merger sans que nul, �videmment, ne l’ait voulu ? Il s’agit l� d’un des enjeux de la robotique autonome et de la vie artificielle. 1 : Jean-Philippe Rennard, La vie artificielle. O� la biologie rencontre l'informatique, Vuibert Informatique, 2002. Les lecteurs pourront se reporter au site du livre ( http://www.rennard.org/iva/) o� ils trouveront de nombreuses d�monstrations faisant appel � la programmation Java. Voir aussi l’article http://www.automatesintelligents.com/biblionet/2002/dec/rennard.html 2 : Wolfram Editions 2002. Le livre a �t� r�cemment traduit en fran�ais par Bernard Fran�ois, aux Editions Wolfram. Il n’est pas encore publi�. On trouvera toutes informations et d�monstrations utiles concernant NKSsur le site http://www.wolframscience.com/. Le livre peut �tre t�l�charg� gratuitement � partir de l’adresse http://www.wolframscience.com/nksonline/toc.html 3 : Pr�cisons que Wolfram, bon math�maticien lui-m�me, ne propose pas de remplacer les math�matiques par des formules magiques. Il veut seulement les d�passer, l� o� l’�tat actuel de d�veloppement des techniques math�matiques ne permet pas d’aller suffisamment loin dans la mod�lisation. 4 : Stephen Wolfram emploie constamment le terme d’al�atoire (random), pour qualifier le degr� de complexit� sup�rieur produit par les AC. Mais rien ne nous oblige � penser qu’il s’agisse d’un al�atoire r�el, si ce terme pouvait avoir un sens. Il s’agit seulement de constructions dont ni nos sens ni notre esprit ne peuvent suivre les proc�dures. Il n’y aurait d’al�atoire authentique que dans le monde quantique, et encore cette hypoth�se est-elle actuellement fortement discut�e. Voir le dossier Randomness, the Last Superstition, dans le NewScientist 2466 du 25 septembre 2004. 5 : Esp�rons que nos lecteurs se souviennent encore de Rahan, fils des �ges farouches, cr�� par la bande dessin�e de L�cureux et Ch�ret, responsable semble-t-il de nombreuses vocations scientifiques.
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