13 Juil, 2022

Plato, une IA qui acquiert de l’intuition comme un bébé humain

Electronique, Informatique, Intelligence Artificielle, Logiciel, Matériel, NTIC, Technologie

Des chercheurs ont trouvé un moyen de faire en sorte que l’IA apprenne la physique intuitive comme un humain.

Ce qui se passe: Les scientifiques ont appris à un système de deep learning (apprentissage profond) à apprendre la physique intuitive de la même manière que les bébés humains.

En quoi cela est-il important ? Ce mécanisme pourrait être essentiel pour combler le fossé entre les humains et l’IA, ainsi que pour éclairer les futures études de psychologie sur la cognition.

Par définition, l' »intuition humaine » semble constituer une barrière entre nous et l’intelligence artificielle. C’est la raison pour laquelle nous avons des intuitions et des réactions réflexes – parfois impulsives – inexplicables par la logique, et donc pas simplement transférables aux ordinateurs. Je veux dire, nous pouvons difficilement analyser notre propre raisonnement pour un comportement instinctif, alors comment pourrions-nous développer des algorithmes pour le coder ?

Mais si nous voulons entrer dans un monde d’IA réaliste, nous allons devoir combler ce fossé. Nous devrons trouver comment donner aux systèmes robotiques le pouvoir de l’intuition. Lundi, dans la revue Nature, des scientifiques ont annoncé qu’ils avaient fait avancer cette quête.

En collaboration avec le laboratoire de recherche en IA DeepMind, au Royaume-Uni, cette équipe a mis au point un système d’intelligence artificielle qui apprend la « physique intuitive », c’est-à-dire la compréhension de bon sens du fonctionnement de la mécanique de notre univers, tout comme un bébé humain.

Le système s’appelle PLATO (Physics Learning Through Auto-encoding and Tracking Objects), sans doute un clin d’œil au philosophe grec célèbre pour son allégorie de la caverne, une expérience de pensée qui sonde la nature nuancée de la connaissance et du sens.

« Les systèmes d’intelligence artificielle actuels pâlissent dans leur compréhension de la physique intuitive, en comparaison même avec de très jeunes enfants », écrivent les auteurs de l’étude dans leur article. « Ici, nous abordons cet écart entre les humains et les machines en nous appuyant sur le domaine de la psychologie du développement. »

Qu’est-ce que la physique intuitive ?

Si vous montrez à un bébé une balle rouge, puis que vous la bloquez avec un gros livre, l’enfant pourrait être un peu choqué au début. Il pourrait se demander : « Euh, est-ce que cette balle rouge vient de… disparaître ? ». Mais s’il voit cette situation se produire suffisamment de fois, il finira par réaliser : « Oh, elle est toujours là, même si je ne la vois pas. Les choses ne disparaissent pas au hasard. Nous avons la physique ! »

C’est ce qu’on appelle la permanence de l’objet, et entre la naissance et l’âge de deux ans, elle commence à se fondre dans ce que nous considérons comme notre intuition.

À l’âge adulte, lorsqu’un objet est caché à notre vue, nous ne délibérons jamais sur le fait qu’il est toujours là. Nous le savons tout simplement. Et l’équipe de la nouvelle étude voulait aider PLATO à atteindre le stade où il sait tout simplement des choses physiques comme ça. Physique intuitive.

Voici comment les choses se sont passées.

En gros, l’équipe de l’étude a d’abord parcouru des décennies de recherches en psychologie du développement sur la façon dont les bébés apprennent la physique intuitive. Lentement, après avoir lu cette littérature, un thème commun a commencé à émerger – « l’idée que la compréhension physique est soutenue par la décomposition du monde en un ensemble discret d’objets », a déclaré Luis Piloto de DeepMind lors d’une conférence de presse lundi.

En d’autres termes, les bébés semblent apprendre la physique intuitive en observant les objets se déplacer, tomber, interagir, apparaître et disparaître. Il faut le voir pour le croire, pourrait-on dire. En se concentrant sur ce principe, les chercheurs ont développé un modèle d’apprentissage profond, c’est-à-dire un système basé sur des ensembles de données massifs qui peut en quelque sorte acquérir des compétences au fil du temps et donc ajuster son propre code. C’est PLATO.

Ensuite, l’équipe a montré à PLATO 28 heures de vidéos animées sur la physique simple qui impliquait beaucoup d’objets.

Par exemple, PLATO a regardé une balle tomber sur le sol ou rouler derrière d’autres objets – et même des scénarios « impossibles » qui défiaient les lois de la physique. Des choses comme des objets se déplaçant les uns dans les autres. Des scénarios que l’on pourrait trouver dans le manuel d’un magicien.

Des objets colorés comme ceux que l’on voit dans les vidéos de formation à la physique intuitive.

Voici un exemple des vidéos montrées à PLATO. DeepMind

Enfin, il restait une question : PLATO pourrait-il éventuellement apprendre la physique intuitive comme vous et moi l’avons fait lorsque nous étions bébés ?

Nature ou culture ?

Eh bien, après ces 28 heures d’entraînement, les chercheurs ont constaté que c’était le cas.

Selon Luis Piloto, PLATO a réussi tous les tests d’apprentissage intuitif de la physique – au regard des critères de référence établis par l’équipe – et a compris de nombreux modèles, comme les bébés humains commencent à le faire en grandissant. Il a assimilé la continuité, c’est-à-dire la façon dont un objet doit suivre une trajectoire pour se rendre d’un point A à un point B plutôt que de se téléporter, et la solidité, qui signifie que deux objets ne peuvent pas se trouver dans le même espace physique au même moment. Et il ne s’agit là que de deux de ces découvertes.

L’équipe a constaté que PLATO avait réellement appris ces concepts physiques de base en mesurant la précision de ses prédictions sur ce qui allait se passer ensuite dans une vidéo. Au fil du temps, les prédictions de PLATO se sont améliorées. De plus, Luis Piloto et ses collègues ont également pu mesurer le degré de « surprise », ce qui signifie que les prédictions de la PLATO étaient très différentes des observations de la PLATO.

Et comme de juste, PLATO a fait preuve de « surprise » lorsqu’il a vu des vidéos étranges ressemblant à des tours de magie où les choses ne s’additionnaient pas. Il savait que quelque chose n’allait pas lorsque des balles se croisaient et violaient les lois de la physique. S’il s’agissait d’un humain, sa mâchoire serait tombée comme la nôtre lorsque nous regardons un spectacle de magie.

Mais il y a plus.

Lorsqu’il a été exposé à de nouveaux phénomènes qu’il n’avait jamais vus auparavant, PLATO a été capable d’appliquer la physique intuitive qu’il avait apprise pour prédire avec précision ce qui allait se passer ensuite.

« Nous avons exploité un sous-ensemble d’un autre ensemble de données synthétiques mis au point par des chercheurs du MIT », explique Luis Piloto. « Cet ensemble de données sonde également les connaissances physiques, mais il présente des apparences visuelles différentes et, surtout, un ensemble d’objets que PLATO n’a jamais vus. »

Dans l’ensemble, PLATO est plutôt intelligent – et assez impressionnant, c’est le moins que l’on puisse dire. À plus long terme, il pourrait non seulement aider les scientifiques à développer des systèmes d’IA plus réalistes, mais aussi contribuer aux études sur l’apprentissage humain.

Comme l’écrivent les auteurs de l’étude, « nous considérons les implications de ces résultats à la fois pour l’IA et pour la recherche sur la cognition humaine. » Par exemple, le fait que PLATO ait tant appris sur l’intuition à partir de vidéos animées prouve essentiellement que les démonstrations visuelles aident réellement quelqu’un – ou quelque chose – à acquérir des connaissances.

Cela conduit ensuite au dilemme de la nature contre l’éducation.

« Les données suggèrent que les connaissances intuitives en physique émergent tôt dans la vie mais peuvent être influencées par l’expérience visuelle », écrivent les auteurs. « Bien sûr, il existe un vaste débat et une incertitude légitime sur l’innéité ».

https://www.cnet.com/science/biology/meet-plato-an-ai-that-gains-intuition-like-a-human-baby/

https://www.nature.com/articles/s41562-022-01394-8#ref-CR11

https://kirkcenter.org/essays/human-nature-allegory-and-truth-in-plato-republic/

https://open.library.okstate.edu/foundationsofeducationaltechnology/chapter/2-cognitive-development-the-theory-of-jean-piaget/