Are Insect Brains the Secret to Great AI? | Frances S. Chance | TED

Traducteur: Claire Ghyselen Relecteur: eric vautier

Creating intelligence on a computer.

Créer l’intelligence dans un ordinateur.

This has been the Holy Grail for artificial intelligence

C’est le Saint Graal de l’intelligence artificielle

for quite some time.

depuis toujours.

But how do we get there?

Mais comment y parvenir ?

So we view ourselves as highly intelligent beings.

Nous nous considérons comme des êtres hautement intelligents.

So it's logical to study our own brains,

Il est donc logique d’étudier notre cerveau,

the substrate of our cognition, for creating artificial intelligence.

le substrat de la cognition, quand on veut créer une intelligence artificielle.

Imagine if we could replicate how our own brains work on a computer.

Imaginez pouvoir répliquer nos propres cerveaux dans un ordinateur.

But now consider the journey that would be required.

Évaluez à présent le cheminement qui sera nécessaire.

The human brain contains 86 billion neurons.

Le cerveau humain contient 86 milliards de neurones.

Each is constantly communicating with thousands of others,

Chacun est en communication constante avec des milliers d’autres,

and each has individual characteristics of its own.

et chacun a ses propres caractéristiques individuelles.

Capturing the human brain on a computer

Répliquer le cerveau humain sur un ordinateur

may simply be too big and too complex a problem

pourrait s’avérer être tout simplement trop énorme et trop complexe

to tackle with the technology and the knowledge that we have today.

pour la technologie et le savoir que nous avons à disposition aujourd’hui.

I believe that we can capture a brain on a computer,

Je suis convaincue que nous pouvons répliquer un cerveau sur un ordinateur,

but we have to start smaller.

mais nous devons commencer petit.

Much smaller.

Beaucoup plus petit.

These insects have three of the most fascinating brains in the world to me.

Ces trois insectes ont les cerveaux les plus fascinants au monde à mes yeux.

While they do not possess human-level intelligence,

Certes, ils n’ont pas une intelligence de niveau humain.

each is remarkable at a particular task.

Mais chacun est remarquable dans une tâche précise.

Think of them as highly trained specialists.

On peut dire que ce sont des spécialistes très bien entraînés.

African dung beetles are really good at rolling large balls in straight lines.

Le scarabée bousier africain est très fort

pour faire rouler des boules en ligne droite.

(Laughter)

(Rires)

Now, if you've ever made a snowman,

Ceux qui ont déjà fait un bonhomme de neige

you know that rolling a large ball is not easy.

savent que ce n’est pas évident de faire rouler une grande boule.

Now picture trying to make that snowman

Imaginez maintenant faire rouler

when the ball of snow is as big as you are

une boule de neige de votre taille

and you're standing on your head.

avec la tête en bas.

(Laughter)

(Rires)

Sahara desert ants are navigation specialists.

Les fourmis du Sahara sont les pros de la navigation.

They might have to wander a considerable distance to forage for food.

Elles doivent souvent parcourir des distances considérables pour se nourrir.

But once they do find sustenance,

Une fois qu’elles trouvent de la nourriture,

they know how to calculate the straightest path home.

elles savent calculer le chemin le plus direct vers leur nid.

And the dragonfly is a hunting specialist.

La libellule est quant à elle la spécialiste de la chasse.

In the wild, dragonflies capture approximately 95 percent

Dans la nature, les libellules attrapent environ 95% de leurs proies.

of the prey they choose to go after.

These insects are so good at their specialties

Ces insectes sont si bons à ce qu’ils font

that neuroscientists such as myself study them as model systems

que les neuroscientifiques comme moi les étudient comme modèles systémiques

to understand how animal nervous systems solve particular problems.

pour comprendre comme leurs systèmes nerveux résout des problèmes précis.

And in my own research, I study brains to bring these solutions,

Dans mes recherches, j’étudie les cerveaux pour apporter ces solutions,

the best that biology has to offer, to computers.

le meilleur que la biologie a à offrir, aux ordinateurs.

So consider the dragonfly brain.

Prenons le cerveau de la libellule.

It has only on the order of one million neurons.

Il a environ un million de neurones.

Now, it's still not easy to unravel a circuit of even one million neurons.

Cela reste ardu de démêler un circuit d’un million de neurones.

But given the choice

Mais, entre démêler un cerveau d’un million de neurones

between trying to tease apart the one-million-neuron brain

versus the 86-billion-neuron brain,

et celui de 86 milliards de neurones,

which would you choose to try first?

le choix est assez simple.

(Laughter)

(Rires)

When studying these smaller insect brains,

L’étude de ces plus petits cerveaux d’insectes

the immediate goal is not human intelligence.

n’a pas pour objectif direct l’intelligence humaine.

We study these brains for what the insects do well.

On étudie ces cerveaux pour ce que les insectes font bien.

And in the case of the dragonfly, that's interception.

Dans le cas de la libellule, c’est l’interception.

So when dragonflies are hunting,

Quand une libellule chasse,

they do more than just fly straight at the prey.

elle ne fait pas que voler droit sur sa proie.

They fly in such a way that they will intercept it.

Elle vole de façon à l’intercepter.

They aim for where the prey is going to be.

Elle vise l’endroit où la proie sera.

Much like a soccer player, running to intercept a pass.

Un peu comme un joueur de foot, qui courrait pour intercepter une passe.

To do this correctly,

Pour faire cela correctement,

dragonflies need to perform what is known as a coordinate transformation,

la libellule fait ce qu’on appelle une transformation de coordonnées,

going from the eye’s frame of reference, or what the dragonfly sees,

passant du cadre visuel de référence, c’est-à-dire ce qu’elle voit,

to the body's frame of reference,

au cadre de référence corporel,

or how the dragonfly needs to turn its body to intercept.

c’est-à-dire comment elle doit orienter son corps pour intercepter sa proie.

Coordinate transformations are a basic calculation

Les transformations de coordonnées sont des calculs de base

that animals need to perform to interact with the world.

que les animaux font pour interagir avec le monde.

We do them instinctively every time we reach for something.

On fait cela instinctivement quand on tend la main vers quelque chose.

When I reach for an object straight in front of me,

Si je tends la main vers un objet en face de moi,

my arm takes a very different trajectory than if I turn my head,

les bras ont une trajectoire différente que si je tourne la tête,

look at that same object when it is off to one side

et regarde le même objet mais de côté par rapport à moi

and reach for it there.

et que je m’en empare.

In both cases, my eyes see the same image of that object,

Dans les deux cas, mes yeux voient la même image de cet objet,

but my brain is sending my arm on a very different trajectory

mais mon cerveau envoie mes bras sur des trajectoires très différentes

based on the position of my neck.

selon la position de mon cou.

And dragonflies are fast.

Et les libellules sont rapides.

This means they calculate fast.

En d’autres mots, elles calculent vite.

The latency, or the time it takes for a dragonfly to respond

La latence, le temps de réaction nécessaire à la libellule

once it sees the prey turn,

pour adapter sa trajectoire,

is about 50 milliseconds.

est de 50 millisecondes.

This latency is remarkable.

C’est une latence extraordinaire,

For one thing, it's only half the time of a human eye blink.

la moitié de la durée d’un clin d’œil.

But for another thing,

Mais surtout,

it suggests that dragonflies capture how to intercept

cela implique que la libellule calcule comment intercepter

in only relatively or surprisingly few computational steps.

en étonnamment peu d’étapes de calcul.

So in the brain,

Dans son cerveau,

a computational step is a single neuron

une instruction n’a besoin que d’un neurone

or a layer of neurons working in parallel.

ou d’une couche de neurones travaillant en parallèle.

It takes a single neuron about 10 milliseconds

Un neurone a besoin de 10 millisecondes

to add up all its inputs and respond.

pour traiter les données d’entrée et réagir.

The 50-millisecond response time

Un temps de réaction de 50 millisecondes

means that once the dragonfly sees its prey turn,

signifie que dès que la libellule voit sa proie dévier,

there's only time for maybe four of these computational steps

il ne lui faut que quatre étapes de calcul,

or four layers of neurons, working in sequence, one after the other,

ou quatre couches de neurones travaillant en séquence,

to calculate how the dragonfly needs to turn.

pour adapter son propre mouvement.

In other words, if I want to study

En d’autres mots, si je veux étudier

how the dragonfly does coordinate transformations,

comment la libellule réalise des transformations de coordonnées,

the neural circuit that I need to understand,

je dois comprendre un circuit neural,

the neural circuit that I need to study,

je dois étudier un circuit neural,

can have at most four layers of neurons.

qui a maximum quatre couches de neurones.

Each layer may have many neurons,

Chaque couche a sans doute beaucoup de neurones,

but this is a small neural circuit.

mais on a alors un petit circuit neural.

Small enough that we can identify it

Suffisamment petit pour pouvoir l’identifier

and study it with the tools that are available today.

et l’étudier avec les outils à disposition aujourd’hui.

And this is what I'm trying to do.

C’est ce que je fais.

I have built a model of what I believe is the neural circuit

J’ai développé le modèle de ce que je crois être le circuit neural

that calculates how the dragonfly should turn.

du calcul de la trajectoire de la libellule.

And here is the cool result.

Et voilà le résultat.

In the model,

Dans ce modèle,

dragonflies do coordinate transformations in only one computational step,

la libellule fait des transformations de coordonnées en une seule étape,

one layer of neurons.

une couche de neurones.

This is something we can test and understand.

Voilà un système que nous pouvons mettre à l’épreuve et comprendre.

In a computer simulation,

Dans une simulation informatique,

I can predict the activities of individual neurons

je peux prédire les activités des neurones individuels

while the dragonfly is hunting.

d’une libellule en train de chasser.

For example, here I am predicting the action potentials, or the spikes,

Par exemple, je prédis le potentiel d’actions, c’est-à-dire les pics,

that are fired by one of these neurons

qui sont initiés par un neurone,

when the dragonfly sees the prey move.

quand la libellule détecte le mouvement de sa proie.

To test the model, my collaborators and I

Pour tester ce modèle, avec mes collègues,

are now comparing these predicted neural responses

on compare les réactions neurales qu’on a prédites

with responses of neurons recorded in living dragonfly brains.

avec celles qu’on a enregistrées dans le cerveau d’une libellule.

These are ongoing experiments

Ce sont des expériences

in which we put living dragonflies in virtual reality.

où nous mettons des libellules vivantes dans une réalité virtuelle.

(Laughter)

(Rires)

Now, it's not practical to put VR goggles on a dragonfly.

Certes, ces lunettes 3D ne sont pas très pratiques pour une libellule.

So instead, we show movies of moving targets to the dragonfly,

Donc on leur montre des vidéos de proies en mouvement,

while an electrode records activity patterns of individual neurons

et une électrode enregistre l’activité cérébrale des neurones.

in the brain.

Yeah, he likes the movies.

Elle aime bien le cinéma.

If the responses that we record in the brain

Si les réactions enregistrées dans le cerveau

match those predicted by the model,

correspondent aux prédictions de notre modèle,

we will have identified which neurons are responsible

on aura identifié quels neurones sont responsables

for coordinate transformations.

des transformations de coordonnées.

The next step will be to understand the specifics

L’étape suivante sera de comprendre les spécificités

of how these neurons work together to do the calculation.

de comment ces neurones collaborent pour réaliser ces calculs.

But this is how we begin to understand how brains do basic

C’est ainsi que nous commençons à comprendre

comment le cerveau fait des calculs basiques, ou primitifs.

or primitive calculations.

Calculations that I regard as building blocks for more complex functions,

Je considère ces calculs comme les fondements de fonctions plus complexes,

not only for interception but also for cognition.

pas uniquement l’interception, mais aussi la cognition.

The way that these neurons compute may be different from anything

La manière dont ces neurones font des calculs est sans doute différente

that exists on a computer today.

de ce qui existe dans les ordinateurs.

And the goal of this work is to do more than just write code

Et l’objectif de mon travail est d’aller plus loin qu’écrire du code

that replicates the activity patterns of neurons.

qui réplique les modèles de l’activité des neurones.

We aim to build a computer chip

On nourrit l’ambition de développer une puce

that not only does the same things as biological brains

qui ne se limite à faire la même chose qu’un cerveau biologique,

but does them in the same way as biological brains.

mais qui les fasse de la même façon qu’un cerveau biologique.

This could lead to drones driven by computers

Avec ça, on peut imaginer des drones dirigés par des ordinateurs

the same size of the dragonfly's brain

de la taille d’un cerveau de libellule,

that captures some targets and avoid others.

capable de cibler un objet et d’en éviter des autres.

Personally, I'm hoping for a small army of these

Personnellement, je rêve d’une micro-armée

to defend my backyard from mosquitoes in the summer.

qui protégera mon jardin des moustiques l’été.

(Laughter)

(Rires)

The GPS on your phone could be replaced by a new navigation device

Le GPS de votre téléphone pourrait être remplacé par un instrument de navigation

based on dung beetles or ants

basé sur le scarabée bousier ou la fourmi

that could guide you to the straight or the easy path home.

pour nous faire rentrer chez nous le plus facilement possible.

And what would the power requirements of these devices be like?

Et qu’en est-il de l’énergie nécessaire pour faire fonctionner ces machines ?

As small as it is --

Aussi petit soit-il -

Or, sorry -- as large as it is,

pardon, aussi grand soit-il,

the human brain is estimated to have the same power requirements

le cerveau humain a besoin, estime-t-on, des mêmes besoins énergétiques

as a 20-watt light bulb.

qu’une lampe de 20 watts.

Imagine if all brain-inspired computers

Imaginez un monde où les ordinateurs inspirés du cerveau

had the same extremely low-power requirements.

ont les mêmes besoins énergétiques que celui-ci.

Your smartphone or your smartwatch probably needs charging every day.

Aujourd’hui, on doit recharger son téléphone tous les jours environ.

Your new brain-inspired device might only need charging every few months,

Avec une machine inspirée du cerveau, ce serait tous les quelques mois,

or maybe even every few years.

voire toutes les quelques années.

The famous physicist, Richard Feynman, once said,

Le physicien célèbre Richard Feynman a dit :

"What I cannot create, I do not understand."

« Ce que je ne peux pas créer, je ne le comprends pas. »

What I see in insect nervous systems

Je vois dans le système nerveux des insectes

is an opportunity to understand brains

une opportunité de comprendre le cerveau

through the creation of computers that work as brains do.

à travers la création d’ordinateurs qui fonctionnent comme un cerveau.

And creation of these computers will not just be for knowledge.

Créer de tels ordinateurs ne sert pas uniquement à la science.

There's potential for real impact on your devices, your vehicles,

Il y a un potentiel d’impact concret pour nos engins, nos voitures,

maybe even artificial intelligences.

et même l’intelligence artificielle.

So next time you see an insect,

Alors, quand vous croiserez un insecte,

consider that these tiny brains can lead to remarkable computers.

imaginez que leur petit cerveau peut mener à des ordinateurs remarquables.

And think of the potential that they offer us for the future.

Pensez au potentiel que ces insectes nous offrent pour l’avenir.

Thank you.

Merci.

(Applause)

(Applaudissements)