What intelligent machines can learn from a school of fish | Radhika Nagpal

Traducteur: Yoann Bagneux Relecteur: eric vautier

In my early days as a graduate student,

Au tout début de mes études,

I went on a snorkeling trip off the coast of the Bahamas.

je suis partie en voyage aux Bahamas pour faire de la plongée en apnée.

I'd actually never swum in the ocean before,

Je n'avais jamais vraiment nagé en mer,

so it was a bit terrifying.

donc ça me faisait très peur.

What I remember the most is, as I put my head in the water

Ce qui m'a frappée, c'est, lorsque j'ai mis la tête sous l'eau,

and I was trying really hard to breathe through the snorkel,

alors que j'essayais de respirer dans le tuba,

this huge group of striped yellow and black fish

un énorme banc de poissons rayés de jaune et noir

came straight at me ...

est venu droit sur moi...

and I just froze.

J'étais tétanisée.

And then, as if it had suddenly changed its mind,

Alors, comme s'il avait soudainement changé d'avis,

came towards me and then swerved to the right

il s'est approché de moi

and went right around me.

et m'a contournée par la droite.

It was absolutely mesmerizing.

C’était absolument fascinant.

Maybe many of you have had this experience.

Peut-être avez-vous déjà eu cette expérience.

Of course, there's the color and the beauty of it,

Bien sûr, je parle de la beauté des couleurs

but there was also just the sheer oneness of it,

mais surtout de son unité pure et simple,

as if it wasn't hundreds of fish

comme si ces centaines de poissons

but a single entity with a single collective mind

ne formaient qu'une seule entité, avec un unique esprit collectif

that was making decisions.

qui prenait les décisions.

When I look back, I think that experience really ended up determining

En y repensant aujourd'hui, cette expérience m'a vraiment orientée

what I've worked on for most of my career.

dans ma carrière.

I'm a computer scientist,

Je suis informaticienne,

and the field that I work in is artificial intelligence.

et je travaille en intelligence artificielle.

And a key theme in AI

L'un des thèmes majeurs de l'IA

is being able to understand intelligence by creating our own computational systems

est d'essayer de comprendre l'intelligence en créant des systèmes computationnels

that display intelligence the way we see it in nature.

qui reproduisent l'intelligence telle qu'observée dans la nature.

Now, most popular views of AI, of course, come from science fiction and the movies,

L'image que l'on a de l'IA vient souvent de la science-fiction et des films,

and I'm personally a big Star Wars fan.

et je suis moi-même une grande fan de Star Wars.

But that tends to be a very human-centric view of intelligence.

Mais c'est une vision très humaine de l'intelligence.

When you think of a fish school,

Dans le cas d'un banc de poissons,

or when I think of a flock of starlings,

ou une nuée d'étourneaux,

that feels like a really different kind of intelligence.

on pense à un type d'intelligence très différent.

For starters, any one fish is just so tiny

Tout d'abord, un seul poisson est tellement minuscule

compared to the sheer size of the collective,

comparé à la seule taille du groupe,

so it seems that any one individual

qu'on dirait qu'un individu à lui seul

would have a really limited and myopic view of what's going on,

aurait une perception très limitée de ce qui se passe,

and intelligence isn't really about the individual

et l'intelligence n'est pas liée à un individu

but somehow a property of the group itself.

mais est plutôt une propriété du groupe lui-même.

Secondly, and the thing that I still find most remarkable,

Ensuite, et c'est ce que je trouve remarquable,

is that we know that there are no leaders supervising this fish school.

nous savons qu'il n'y a pas de meneurs qui supervisent le banc de poissons.

Instead, this incredible collective mind behavior

Par contre, cet incroyable comportement de l'esprit collectif

is emerging purely from the interactions of one fish and another.

résulte uniquement des interactions entre chaque poisson.

Somehow, there are these interactions or rules of engagement

Quelque part, les interactions ou règles d'engagement

between neighboring fish

entre poissons voisins

that make it all work out.

semblent tout faire fonctionner.

So the question for AI then becomes,

La question pour l'IA devient donc :

what are those rules of engagement that lead to this kind of intelligence,

quelles sont ces règles d'engagement qui mènent à cette sorte d'intelligence,

and of course, can we create our own?

et évidemment, peut-on la reproduire ?

And that's the primary thing that I work on with my team in my lab.

C'est le principal sujet sur lequel je travaille avec mon équipe.

We work on it through theory,

On se base sur la théorie,

looking at abstract rule systems

des systèmes aux règles abstraites

and thinking about the mathematics behind it.

et on réfléchit aux mathématiques derrière.

We also do it through biology, working closely with experimentalists.

On le fait aussi à travers la biologie, en travaillant avec des expérimentateurs.

But mostly, we do it through robotics,

Mais souvent, à l'aide de la robotique.

where we try to create our own collective systems

On essaye de créer nos propres systèmes collectifs

that can do the kinds of things that we see in nature,

qui font les mêmes sortes de choses que dans la nature

or at least try to.

ou au moins on essaye.

One of our first robotic quests along this line

Une de nos premières recherches en ce sens

was to create our very own colony of a thousand robots.

a été de créer notre propre colonie d'un millier de robots.

So very simple robots,

Des robots très simples,

but they could be programmed to exhibit collective intelligence,

programmés dans le but de reproduire une intelligence collective,

and that's what we were able to do.

et c'est ce qu'on a pu faire.

So this is what a single robot looks like.

Voici donc ce à quoi ressemble un robot.

It's quite small, about the size of a quarter,

C'est assez petit, comme une pièce de monnaie,

and you can program how it moves,

et on peut programmer ses déplacements,

but it can also wirelessly communicate with other robots,

mais il peut aussi communiquer sans fil avec les autres robots,

and it can measure distances from them.

mesurer sa distance par rapport aux autres.

And so now we can start to program exactly an interaction,

On peut donc commencer à programmer une interaction,

a rule of engagement between neighbors.

une règle d'engagement entre voisins.

And once we have this system,

Et une fois ce système créé,

we can start to program many different kinds of rules of engagement

on peut commencer à programmer de nombreuses règles d'engagement

that you would see in nature.

comme dans la nature.

So for example, spontaneous synchronization,

Par exemple, la synchronisation spontanée,

how audiences are clapping and suddenly start all clapping together,

comment les applaudissements d'un public se synchronisent soudainement,

the fireflies flashing together.

les lucioles qui clignotent ensemble.

We can program rules for pattern formation,

On peut programmer des règles de formation de modèles,

how cells in a tissue

comment les cellules d'un tissu

determine what role they're going to take on

déterminent leur rôle

and set the patterns of our bodies.

pour former les parties du corps.

We can program rules for migration,

On peut programmer des règles de migration.

and in this way, we're really learning from nature's rules.

De cette manière, on apprend vraiment des règles de la nature.

But we can also take it a step further.

On peut aussi aller encore plus loin.

We can actually take these rules that we've learned from nature

On peut en fait utiliser ces règles apprises de la nature

and combine them and create entirely new collective behaviors

et les combiner pour fabriquer de nouveaux comportements collectifs

of our very own.

de toutes pièces.

So for example,

Par exemple,

imagine that you had two different kinds of rules.

imaginons qu'il existe deux types de règles.

So your first rule is a motion rule

La première est une règle de mouvement.

where a moving robot can move around other stationary robots.

Un robot peut se déplacer autour d'autres robots stationnaires.

And your second rule is a pattern rule

La deuxième est une règle de séquence :

where a robot takes on a color based on its two nearest neighbors.

un robot prend une couleur en fonction de ses deux voisins.

So if I start with a blob of robots in a little pattern seed,

Donc si je prends un groupe de robots avec une séquence de départ,

it turns out that these two rules are sufficient for the group

on constate que ces deux règles sont suffisantes

to be able to self-assemble a simple line pattern.

pour que le groupe puisse former une ligne selon la séquence de couleur.

And if I have more complicated pattern rules,

Et si j'ai des règles de séquence plus compliquées,

and I design error correction rules,

que je crée des règles de correction d'erreur,

we can actually create really, really complicated self assemblies,

on peut créer des auto-assemblages très complexes,

and here's what that looks like.

et voici de quoi ça a l'air.

So here, you're going to see a thousand robots

Donc vous voyez ici un millier de robots

that are working together to self-assemble the letter K.

travaillant ensemble pour former la lettre K.

The K is on its side.

Le K nous apparaît de côté.

And the important thing is that no one is in charge.

L'important, c'est que personne n'est aux commandes.

So any single robot is only talking to a small number of robots nearby it,

Chaque robot ne parle qu'à un faible nombre de robots, ses voisins,

and it's using its motion rule to move around the half-built structure

et utilise sa règle de déplacement pour bouger autour de la structure,

just looking for a place to fit in based on its pattern rules.

en cherchant sa place en fonction de ses règles de séquence.

And even though no robot is doing anything perfectly,

Et même si le résultat n'est pas parfait,

the rules are such that we can get the collective to do its goal

les règles établies permettent au groupe d'atteindre son but

robustly together.

en collaboration étroite.

And the illusion becomes almost so perfect, you know --

Et l'illusion commence à apparaître.

you just start to not even notice that they're individual robots at all,

On ne voit bientôt plus les robots individuellement,

and it becomes a single entity,

mais comme une seule entité,

kind of like the school of fish.

un peu comme le banc de poissons.

So these are robots and rules in two dimensions,

Donc, on a des robots et des règles en deux dimensions,

but we can also think about robots and rules in three dimensions.

mais on peut imaginer des robots et des règles en trois dimensions.

So what if we could create robots that could build together?

Et si on pouvait créer des robots capables de construire ensemble ?

And here, we can take inspiration from social insects.

Et là, on peut s’inspirer des insectes sociaux.

So if you think about mound-building termites

Si on prend l'exemple des termitières

or you think about army ants,

ou celui des fourmis légionnaires,

they create incredible, complex nest structures out of mud

elles construisent des structures incroyablement complexes pour leur nid

and even out of their own bodies.

à partir de boue, et même de leurs corps.

And like the system I showed you before,

Et tout comme le système que je vous ai montré,

these insects actually also have pattern rules

ces insectes ont aussi des règles de séquence

that help them determine what to build,

qui leur permettent de savoir quoi construire,

but the pattern can be made out of other insects,

que ce soit à partir d'autres insectes,

or it could be made out of mud.

ou bien à partir de boue.

And we can use that same idea to create rules for robots.

On peut alors utiliser cette même idée afin de créer des règles pour les robots.

So here, you're going to see some simulated robots.

Ce que vous voyez ici , ce sont des robots simulés.

So the simulated robot has a motion rule,

Le robot simulé possède une règle de déplacement,

which is how it traverses through the structure,

qui lui permet de bouger autour de la structure,

looking for a place to fit in,

tout en cherchant sa place.

and it has pattern rules where it looks at groups of blocks

Et il a des règles de séquence, qui lui font chercher des blocs

to decide whether to place a block.

et décider où placer un bloc en particulier.

And with the right motion rules and the right pattern rules,

Et avec les bonnes règles de déplacement et de séquence,

we can actually get the robots to build whatever we want.

on arrive à ce que les robots construisent ce que l'on veut.

And of course, everybody wants their own tower.

Et on veut tous construire notre propre tour.

(Laughter)

(Rires)

So once we have these rules,

Donc à partir de ces règles,

we can start to create the robot bodies that go with these rules.

on va alors créer le type de robot qui peut appliquer ces règles.

So here, you see a robot that can climb over blocks,

Ici, vous voyez un robot qui peut grimper sur des blocs,

but it can also lift and move these blocks

mais il peut aussi les soulever et les déplacer,

and it can start to edit the very structure that it's on.

il peut modifier la structure sur laquelle il se trouve.

But with these rules,

Mais avec ces règles,

this is really only one kind of robot body that you could imagine.

on ne peut créer qu'un type de robot.

You could imagine many different kinds of robot bodies.

On peut imaginer plein de types de robots différents.

So if you think about robots that maybe could move sandbags

Par exemple, des robots capables de déplacer des sacs de sable

and could help build levees,

pour aider à construire des digues.

or we could think of robots that built out of soft materials

ou bien de robots capables de construire à partir de matériaux souples,

and worked together to shore up a collapsed building --

et de travailler ensemble pour consolider une immeuble écroulé.

so just the same kind of rules in different kinds of bodies.

Il s'agit des mêmes types de règles dans des robots différents.

Or if, like my group, you are completely obsessed with army ants,

Ou si, comme pour mon équipe, les fourmis sont pour vous une obsession,

then maybe one day we can make robots that can climb over literally anything

alors peut-être pourrons-nous créer des robots pouvant escalader n'importe quoi,

including other members of their tribe,

incluant d'autres robots de leur tribu,

and self-assemble things out of their own bodies.

d'assembler des choses en utilisant leurs corps.

Once you understand the rules,

Une fois les règles comprises,

just many different kinds of robot visions become possible.

toutes les visions de types de robot deviennent possibles.

And coming back to the snorkeling trip,

Pour revenir sur la plongée aux Bahamas,

we actually understand a great deal about the rules that fish schools use.

on comprend plein de choses sur les bancs de poissons et leurs règles.

So if we can invent the bodies to go with that,

Si on invente les robots qui vont avec,

then maybe there is a future

alors peut-être qu'un jour,

where I and my group will get to snorkel with a fish school of our own creation.

mon équipe et moi plongerons avec un banc de poissons de notre création.

Each of these systems that I showed you

Chacun des systèmes que je vous ai montrés

brings us closer to having the mathematical and the conceptual tools

nous rapproche des outils mathématiques et conceptuels

to create our own versions of collective power,

qui nous permettront de créer notre version d'une puissance collective,

and this can enable many different kinds of future applications,

ce qui rendrait possible de nombreuses futures applications,

whether you think about robots that build flood barriers

comme des robots constructeurs de digues contre les inondations

or you think about robotic bee colonies that could pollinate crops

des colonies de robots-abeilles pollinisatrices,

or underwater schools of robots that monitor coral reefs,

des bancs de robots sous-marins surveillant les coraux,

or if we reach for the stars and we thinking about programming

ou encore, si on vise encore plus loin, programmer

constellations of satellites.

des constellations de satellites.

In each of these systems,

Dans chacun de ces systèmes,

being able to understand how to design the rules of engagement

la capacité à comprendre comment concevoir les règles d'engagement

and being able to create good collective behavior

et à générer de bons comportements collectifs

becomes a key to realizing these visions.

devient la clé pour rendre ces visions possibles.

So, so far I've talked about rules for insects and for fish

Donc, j'ai parlé de règles pour les insectes et les poissons,

and for robots,

et pour les robots,

but what about the rules that apply to our own human collective?

mais qu'en est-il des règles qui gouvernent notre collectivité humaine ?

And the last thought that I'd like to leave you with

Et la dernière pensée avant de vous laisser

is that science is of course itself

est que la science en soi-même

an incredible manifestation of collective intelligence,

est une extraordinaire manifestation de l'intelligence collective,

but unlike the beautiful fish schools that I study,

mais contrairement aux magnifiques bancs de poissons que j'étudie,

I feel we still have a much longer evolutionary path to walk.

je pense qu'il nous reste beaucoup à parcourir sur le chemin de l'évolution.

So in addition to working on improving the science of robot collectives,

Donc en plus de mon travail sur la science des collectifs de robots,

I also work on creating robots and thinking about rules

je travaille aussi sur la création de robots et de règles

that will improve our own scientific collective.

qui amélioreront notre propre collectivité scientifique.

There's this saying that I love:

Il y a une citation que j'adore :

who does science determines what science gets done.

celui qui pratique la science détermine ce que la science réalise.

Imagine a society

Imaginez une société dans laquelle

where we had rules of engagement

on aurait des règles d'engagement

where every child grew up believing that they could stand here

qui permettraient aux enfants de grandir en sachant

and be a technologist of the future,

qu'ils peuvent devenir les techniciens du futur,

or where every adult

et aux adultes de croire

believed that they had the ability not just to understand but to change

qu'ils ont la capacité de non seulement comprendre

how science and technology impacts their everyday lives.

mais aussi changer la manière dont la science influence leurs vies.

What would that society look like?

À quoi ressemblerait cette société ?

I believe that we can do that.

Je pense que c'est possible.

I believe that we can choose our rules,

Je pense que l'on peut choisir nos règles,

and we engineer not just robots

concevoir non seulement des robots

but we can engineer our own human collective,

mais aussi notre propre collectivité humaine.

and if we do and when we do, it will be beautiful.

Et quand cela sera rendu possible, ce sera merveilleux.

Thank you.

Merci.

(Applause)

(Applaudissements)