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mars 2000
Christophe
Jacquemin
Un chercheur
nommé Rodney Brooks
Sommes-nous capables de construire un "être" totalement
artificiel ?
Pour Rodney Brooks, directeur du laboratoire d'intelligence artificielle
du Massachusetts Institute of Technology (MIT), une véritable
intelligence artificielle ne se résume pas à un simple
"cerveau électronique" : on ne peut comprendre la cognition
si on l'abstrait de l'organisme inséré dans une situation
particulière avec une configuration particulière,
c'est à dire dans des conditions écologiquement constituées.
Le cerveau existe dans un corps, le corps existe dans le monde,
et l'organisme bouge, agit, se reproduit, rêve, imagine... pour
se développer, il lui faut des moyens de saisir l'information,
des sens.
Ainsi, partisan de l'intelligence artificielle "située",
Brooks affirme qu'on ne réussira à faire des robots
vraiment autonomes que s'ils s'incarnent dans un contexte matériel,
c'est-à-dire situés dans un monde sensible. Et il
ne s'agit pas d'un monde défini par une liste de propriétés,
comme on le fait habituellement dans les simulations informatiques
:"Si on arrive à construire une machine que ne sait rien,
a priori, de son environnement, mais qui est dotée d'une
boucle sensori-motrice efficace, elle expérimentera et testera
sa boucle de réaction/action, jusqu'à la rendre tellement
robuste que, après de multiples générations,
elle se débrouillera dans n'importe quel environnement".
En d'autres termes, pour Rodney Brooks, il est illusoire de doter
une machine d'un "cerveau" ou tout serait déjà préprogrammé
en fonction des tâches à effectuer dans un environnment
donné. Il est beaucoup plus intelligent de donner à
la machine la capacité d'apprendre à apprendre, par
essais et erreurs : c'est de là qu'émergera toute
son intelligence.
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© Sam Ogden
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" Les robots humanoïdes doivent s'apparenter au
fonctionnement de l'homme, tant "mécanique" que "social".
Et au fond, l'enjeu n'est ni plus ni moins que de comprendre
parfaitement les mécanismes humains, qui demeurent
les machines les plus complexes que nous ayons eu à
examiner". (...) Je rêve de construire un robot équivalent
à l'être humain, qui se débrouillerait
comme nous dans le monde. Mieux que nous-mêmes, pourquoi
pas?" (Rodney Brooks).
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Rodney Brooks a lancé, il y a une quinzaine d'années,
une sorte de déclaration de guerre à l'intelligence
artificielle "logique" (IA logique), qui vise à exprimer
les activités humaines intelligentes simplement sous la forme
de symboles mathématiques. Le chercheur s'est illustré
dans les années 80 en construisant des robots ressemblant
à des insectes. Rejetant l'idée d'un cerveau central,
il a montré que des comportements intelligents peuvent émerger
de la coopération de systèmes simples et indépendants.
Ainsi, ces petits robots sont capables de se déplacer dans
des environnements complexes, de repérer et de suivre des
organismes vivants ou de les éviter, de se redresser par
leurs propres moyens au cas où ils se renversaient au moment
de franchir un obstacle. Leurs capteurs et leurs effecteurs, connectés
les uns aux autres en modules et couches superposées, leur
confèrent une grande souplesse d'adaptation et favorisent
leur apprentissage à partir de leur environnement : "Ces
mini-robots s'autoprogramment car ils vivent dans le monde. Ils
sont situés".
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Des comportements intelligents
naissant de la coopération de systèmes simples
et indépendants
Dès son arrivée au laboratoire d'intelligence
artificielle du MIT, en 1985, Rodney Brooks constata le
manque de performances des robots, devant faire travailler
leurs microprocesseurs pendant des heures avant de pouvoir
entreprendre le moindre mouvement. Les robots étaient
en effet réalisés selon un schéma d'intelligence
artificielle hérité des années cinquante,
visant à singer le comportement humain. De ce fait,
et préalablement à toute action, ce schéma
impose que le robot effectue, dans l'ordre, les processus
suivants: - traiter toutes les données recueillies
par ses capteurs (données concernant son environnement,
- identifier les objets situés dans son champ de
vision,
- bâtir alors une structure interne des données
analysées (afin de pouvoir se représenter
la scène dans son ensemble),
- réfléchir à cette structure pour
en tirer le plan à accomplir pour un but donné,
- calculer au mieux une séquence bien définie
de commandes vers les moteurs pour exécuter enfin
le plan prévu.
Un système jugé bien trop lourd par Brooks,
d'autant plus qu'il nécessite un arsenal de calculs
informatiques. Pour lui, il n'est pas forcément utile
de singer le comportement de l'homme pour effectuer des
actions élaborées : pas besoin de doter le
robot d'un processus de connaissance complexe. Il suffit,
pour certaines actions, de l'organiser autour de comportements
cohérents, comme "se promener", "explorer", "éviter
les obstacles", chacun d'entre eux étant programmé
comme un réflexe, un lien direct entre perception
et action : si telles valeurs enregistrées par les
capteurs surviennent, alors déclencher tel ensemble
de commandes motorisées
Avantage : le dessin
du circuit lié a chaque comportement est si simple
qu'il peut être gravé directement sur le microprocesseur
du robot, entraînant un temps de réponse extrêmement
bref.
Brooks prouva la validité de ses conceptions en
construisant, en 1987, un premier robot, Allen, doté
de trois types de comportement, arrangés en pile
sur trois niveaux. Le premier correspond à l'instruction
"éviter les obstacles" : l'engin reste immobile au
milieu d'une pièce mais se déplace si quiconque
approche, évitant la collision en fonction des données
fournies par son sonar. Le second consiste à "suivre
les murs", ce que fait l'engin tout en respectant l'ordre
"éviter les obstacles". Le troisième, "trouver
les portes", lui permet de passer par toute ouverture rencontrée
le long d'un mur, sans heurter les bords (toujours en raison
du comportement "éviter les obstacles").
Ainsi, nul besoin d'un système de reconnaissance
de la notion de porte pour être capable de sortir
de n'importe quelle pièce sans jamais se cogner !
Un résultat qui éberlua les spécialistes,
pétris dans leurs certitudes qu'une telle performance
ne pouvait être atteinte sans que le robot traîne
derrière lui un super-ordinateur gros comme une armoire.
Brooks n'en restera pas là : on lui doit la conception
de petits robots, sorte d'insectes à pattes, capables
d'actions "complexes". Le plus petit d'entre eux, conçu
comme un essai de miniaturisation, imite le comportement
des punaises, fuyant la lumière et recherchant automatiquement
les coins les plus sombres. Et ceci avec seulement 1300
octets de code informatique dans le circuit de contrôle.
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Le projet Cog du MIT, ou la quête du
robot humanoïde
Démarré en 1993, le projet Cog (pour Cognition)
est des plus ambitieux. Il s'agit, ni plus ni moins, que de donner
à un robot humanoïde la capacité de se représenter
son monde par lui-même, sans être gavé de symboles
mathématiques abstraits : en d'autres termes, créer une
machine capable d'apprendre et d'évoluer à partir
des informations présentes dans son environnement, et de
s'autoprogrammer par le biais de ses interactions avec les humain.
Pour le chercheur, "c'est de cette rencontre avec la vraie
vie que naîtra l'intelligence au coeur de la machine"...
Si Cog ne peut marcher (c'est un "robot-tronc"), il est pourvu
de fonctions d'une grande complexité, reproduisant une bonne
partie des comportements humains. Doté de 21 degrés
de liberté, d'une tête, d'un buste et de deux bras
articulés terminés par des mains, il possède
les principaux sens humains : vue, toucher, audition... (en fait,
il n'est aujourd'hui qu'une somme de systèmes isolés,
contrôlés par ordinateur).
Chacune des fonctions implémentées s'attache à
reproduire avec le maximum de fidélité les fonctions
humaines. Par exemple, chaque oeil est constitué de deux
caméras (l'une pour la vision périphérique,
l'autre pour la vision proche en haute résolution ), pouvant
s'orienter selon deux axes, horizontal et vertical. L'ensemble de
ces caméras, placées dans leurs "orbites" bougent
ensemble, comme le feraient des yeux humains.

Ce que voit Cog, lorsqu'il regarde un humain
De la même façon, Cog possède un dispositif
d'équilibrage sophistiqué, calculant à tout
moment l'orientation des bras ou de la tête, mesurant les
vitesses de déplacement et de rotation, et corrigeant l'ensemble
des postures en assurant la souplesse et le "naturel" des mouvements.
Il est également doté d'un système d'audition
lui donnant assez d'informations pour savoir d'où viennent
les sons qu'il entend. Au total, ce robot est un concentré
de technologie, incluant de multiples capteurs, analyseurs et moteurs
(6 moteurs pour chaque bras, par exemple). Cog peut repérer
les visages, savoir si quelqu'un le regarde, détecter les
mouvements autour de lui, copier les gestes simples comme par exemple
incliner la tête.
Pour Rodney Brooks, Cog présente déjà les
signes d'une intelligence primitive : il est aujourd'hui capable
de reconnaître ses interlocuteurs et de modifier son comportement
en fonction de leurs attitudes (il sait reconnaître un visage
sur la base d'une sélection des traits qui est copiée
sur ce qui se passe dans notre cerveau.), de l'ouïe et du toucher,
Cog repère les gens qui l'approchent et les suit des yeux).
"C'est grâce à la coopération entre ses différents
modules (vue, audition, toucher...) que Cog peut véritablement
apprendre", déclare le chercheur. "Le cerveau est
organisé ainsi en un système distribué, avec
plein de petits modules qui ont évolué séparément
et s'ignorent entre eux. Ils envoient des messages aux muscles par
le cervelet qui sont suivis d'effets, sauf si un autre centre cérébral
est intervenu" (...). Cog ne sait bouger le bras que vers ce qu'il
a vu. Ensuite il voit qu'il s'est trompé : il apprend qu'il
doit bouger son bras différemment. Peu à peu, il parvient
à mieux saisir la chose qu'il a vue. Les bébés
mettent des mois à faire cela. Cog fait presque aussi bien
en quelques heures", explique Rodney Brooks.
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© Photo : Sam Ogden
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La main de Cog
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Robot sociable
D'autres plates formes, plus petites sont également réalisées
simultanément afin d'examiner certains aspects spécifiques,
avant de les mettre en pratique sur Cog. L'idée est d'obtenir
un robot viable, robuste, qui peut exister, et dans lequel on va
introduire des capacités telle que la mémoire (imitée
du cerveau selon les règles de types "dynamique neuronale"),
ou des capacités sociales d'interaction entre les agents.
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Kismet, petite soeur
de Cog
© Sam Ogden
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Ainsi, Kismet (bonne fortune, en Turc), petite soeur de
Cog, conçue en 1997, est un robot sociable qui, dans
un avenir proche, deviendra la tête pensante de Cog.
Conçu par Cynthia Breazel, chercheuse au MIT, Kismet
est une sorte de tête, dotée de 21 degrés
de liberté et d'un cerveau aussi puissant qu'une
dizaine d'ordinateurs. Jour après jour, auprès
de sa nounou Cynthia, Kismet apprend a éprouver des
pulsions, des besoins, voire des exigences, cherchant à
les satisfaire, manifestant son intérêt, sa
surprise, sa frustration ou sa bonne humeur. Une personnalité
que la chercheuse définit
comme "une aspiration fondamentale à l'équilibre
entre sociabilité, stimulation et fatigue".
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Cynthia Breazeal
,captant l'attention de Kismet
© Photo : Sam Ogden
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Kismet est émotif
: de gauche à droite et de haut en bas :
fureur, surprise, crainte, joie, tranquillité, intérêt,
fatigue, dégoût, tristesse.
© Photo : MIT
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Pour en savoir plus :
http://www.ai.mit.edu/projects/humanoid-robotics-group/
Vidéos étonnantes concernant Kismet : http://www.ai.mit.edu/projects/sociable/videos.html
Voir aussi notre analyse du livre de Rodney Brooks "Flesh
and machines" (mai 2002)
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