Les réseaux d’intelligence artificielle modélisés sur le cerveau humain peuvent effectuer des tâches cognitives

Une nouvelle étude de l’Université McGill détaille comment les réseaux d’intelligence artificielle (IA) modélisés sur le cerveau humain peuvent effectuer des tâches cognitives de manière efficace. 

La recherche a été publiée dans la revue Nature Machine Intelligence le 9 août. 

Reconstruction du modèle de connectivité cérébrale

L’équipe de chercheurs a tout d’abord examiné les données d’IRM issues d’un grand référentiel Open Science avant de reconstruire un modèle de connectivité cérébrale. Ce modèle de connectivité cérébrale a ensuite été appliqué à un réseau de neurones artificiels (RNA), qui est un système de calcul qui fonctionne de manière similaire au cerveau biologique.

Le RNA a été formé par une équipe de chercheurs de The Neuro (Institut et hôpital neurologiques de Montréal) et de l’Institut d’intelligence artificielle du Québec, et il a appris à effectuer une tâche de mémoire cognitive. L’équipe a observé le RNA pendant qu’il travaillait pour compléter la tâche. 

Il y a deux facteurs principaux qui font que cette approche se démarque par rapport aux précédentes sur la connectivité cérébrale, ou la connectomique. Les travaux précédents ont souvent consisté à décrire l’organisation du cerveau sans prêter beaucoup d’attention à la façon dont il effectue des calculs et des fonctions. D’un autre côté, les RNA traditionnels s’appuient sur des structures arbitraires, qui ne représentent pas avec précision la façon dont les réseaux cérébraux réels sont organisés. 

Avec la nouvelle approche, les chercheurs ont intégré la connectomique cérébrale dans la construction des architectures de RNA, ce qu’ils croyaient apporterait des connaissances sur la façon dont le câblage du cerveau soutient des compétences cognitives spécifiques. Ils cherchaient également à dériver de nouveaux principes de conception pour les réseaux artificiels. 

Les découvertes de l’équipe

L’équipe a découvert que les RNA avec une connectivité cérébrale humaine, ou les réseaux de neurones neuromorphes, effectuaient des tâches de mémoire cognitive avec plus de flexibilité et d’efficacité que d’autres architectures. Les réseaux de neurones neuromorphes étaient capables d’utiliser la même architecture sous-jacente pour une large gamme de capacités d’apprentissage, qui s’étendaient à différents contextes.

Bratislav Misic est un chercheur à The Neuro et l’auteur principal de la recherche.

“Le projet unifie deux disciplines scientifiques vibrantes et en pleine évolution,” déclare Misic. “Les neurosciences et l’IA partagent des racines communes, mais ont récemment divergé. L’utilisation de réseaux artificiels nous aidera à comprendre comment la structure du cerveau soutient la fonction cérébrale. À son tour, l’utilisation de données empiriques pour créer des réseaux de neurones révélera des principes de conception pour construire une meilleure IA. Ainsi, les deux s’informeront mutuellement et enrichiront notre compréhension du cerveau.”

La recherche a été financée en partie par le Fonds d’excellence en recherche du Canada, qui a été attribué à l’Université McGill pour l’initiative Cerveaux sains, vies saines. Le financement a également été fourni par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, les Fonds de recherche du Québec — Santé, l’Institut canadien de recherche avancée, les Chaires de recherche du Canada, les Fonds de recherche du Québec — Nature et Technologies, et le Centre UNIQUE (Union de neurosciences et d’intelligence artificielle).