Crédit :Université de Liège
Inspiré du fonctionnement du cerveau humain et basé sur un mécanisme biologique appelé neuromodulation, il permet aux agents intelligents de s'adapter à des situations inconnues
L'intelligence artificielle (IA) a permis le développement de techniques d'apprentissage automatique performantes ces dernières années. Cependant, ces techniques sont souvent appliquées tâche par tâche, ce qui implique qu'un agent intelligent formé pour une tâche sera peu performant sur d'autres tâches, même très similaires. Pour surmonter ce problème, des chercheurs de l'Université de Liège (ULiège) ont développé un nouvel algorithme basé sur un mécanisme biologique appelé neuromodulation. Cet algorithme permet de créer des agents intelligents capables d'effectuer des tâches non rencontrées lors de l'entraînement. Ce résultat inédit et exceptionnel est présenté cette semaine dans le magazine PLOS UN .
Malgré les immenses progrès réalisés dans le domaine de l'IA ces dernières années, nous sommes encore très loin de l'intelligence humaine. En effet, si les techniques actuelles d'IA permettent de former des agents informatiques à effectuer certaines tâches mieux que les humains lorsqu'ils sont formés spécifiquement pour eux, la performance de ces mêmes agents est souvent très décevante lorsqu'ils sont mis dans des conditions (même légèrement) différentes de celles vécues lors de la formation.
L'être humain est capable de s'adapter très efficacement à des situations nouvelles en utilisant les compétences qu'il a acquises tout au long de sa vie. Par exemple, un enfant qui a appris à marcher dans un salon apprendra vite à marcher aussi dans un jardin. Dans un tel contexte, apprendre à marcher est associé à une plasticité synaptique, qui modifie les connexions entre les neurones, tandis que l'adaptation rapide des compétences de marche apprises dans le salon à celles nécessaires pour marcher dans le jardin est associée à la neuromodulation. La neuromodulation modifie les propriétés d'entrée-sortie des neurones eux-mêmes via des neuromodulateurs chimiques.
Crédit :Université de Liège
La plasticité synaptique est à la base de toutes les dernières avancées en IA. Cependant, aucun travail scientifique n'a jusqu'à présent proposé un moyen d'introduire un mécanisme de neuromodulation dans les réseaux de neurones artificiels. Ce résultat tout à fait exceptionnel, décrit cette semaine dans le journal PLOS UN , est le résultat d'une collaboration extrêmement fructueuse entre des neuroscientifiques et des chercheurs en intelligence artificielle de l'Université de Liège développant des algorithmes intelligents :deux Ph.D. étudiants, Nicolas Vecoven et Antoine Wehenkel, ainsi que deux professeurs, Damien Ernst (spécialiste en intelligence artificielle) et Guillaume Drion (neuro-scientifique).
Ces chercheurs de l'ULiège ont développé une architecture de réseau de neurones artificiels tout à fait originale, introduire une interaction entre deux sous-réseaux. La première prend en compte toutes les informations contextuelles concernant la tâche à résoudre et, sur la base de ces informations, neuromodule le deuxième sous-réseau à la manière des neuromodulateurs chimiques du cerveau. Grâce à la neuromodulation, ce deuxième sous-réseau, qui détermine les actions à effectuer par l'agent intelligent, peut donc être adapté extrêmement rapidement à la tâche en cours. Cela permet à l'agent de résoudre efficacement de nouvelles tâches.
Cette architecture innovante a été testée avec succès sur des classes de problèmes de navigation pour lesquels une adaptation est nécessaire. En particulier, des agents formés pour se déplacer vers une cible, en évitant les obstacles, ont su s'adapter à des situations où leur mouvement était perturbé par des directions de vent extrêmement variables.
Le professeur Damien Ernst dit, « La nouveauté de cette recherche est que, pour la première fois, les mécanismes cognitifs identifiés en neurosciences trouvent des applications algorithmiques dans un contexte multitâche. Cette recherche ouvre des perspectives dans l'exploitation en IA de la neuromodulation, un mécanisme clé dans le fonctionnement du cerveau humain."
