Imagination artificielle avec « l’exocortex » : un chercheur propose un logiciel pour faciliter l’inspiration et l’imagination scientifiques
L’intelligence artificielle (IA) semblait autrefois être une construction fantastique de science-fiction, permettant aux personnages de déployer des vaisseaux spatiaux vers les galaxies voisines avec une simple commande. Les IA humanoïdes ont même servi de compagnons à des personnages autrement solitaires. Aujourd’hui, dans le 21e siècle bien réel, l’IA fait désormais partie de la vie quotidienne, avec des outils tels que les chatbots disponibles et utiles pour les tâches quotidiennes comme répondre à des questions, améliorer l’écriture et résoudre des équations mathématiques.
L’IA a cependant le potentiel de révolutionner la recherche scientifique, d’une manière qui peut ressembler à de la science-fiction mais qui est à sa portée.
Au laboratoire national de Brookhaven du ministère américain de l’Énergie (DOE), les scientifiques utilisent déjà l’IA pour automatiser des expériences et découvrir de nouveaux matériaux. Ils conçoivent même un compagnon scientifique IA qui communique dans un langage ordinaire et aide à mener des expériences. Kevin Yager, chef du groupe des nanomatériaux électroniques au Centre des nanomatériaux fonctionnels (CFN), a articulé une vision globale du rôle de l’IA dans la recherche scientifique.
C’est ce qu’on appelle un exocortex scientifique – « exo » signifiant extérieur et « cortex » faisant référence à la couche de traitement de l’information du cerveau humain. Plutôt que de simples chatbots et assistants scientifiques, l’exocortex conceptualisé sera une extension du cerveau d’un scientifique. Les chercheurs interagiront avec lui par le biais de conversations, sans avoir recours à des interfaces cerveau-ordinateur invasives.
Extension du cerveau humain
« Un exocortex, réalisé grâce à un logiciel, servirait de nouvelle source de pensée, d’inspiration et d’imagination », a déclaré Yager, dont la vision a été récemment publiée dans Découverte numérique. « Si nous concevons et construisons correctement l’exocortex, nos interactions avec lui ressembleront à ces moments ‘aha’ que nous avons parfois au réveil ou en ruminant un problème. Vous ne vous enregistrerez pas avec un exocortex; vous le ferez. expérimentez-le. »
Yager décrit l’exocortex comme étant analogue aux couches du cerveau humain, qui se sont développées au cours de l’évolution humaine. Au fil des millions d’années, le cerveau humain est devenu le chef-d’œuvre de traitement de l’information qu’il est aujourd’hui en accumulant de nouvelles couches, toutes plus sophistiquées les unes que les autres. La partie inférieure du cerveau contrôle les fonctions de survie de base, comme la respiration. D’autres couches, plus avancées, s’attaquent à des fonctions de plus en plus complexes, comme la régulation émotionnelle et le traitement du langage. Plus important encore, toutes les facettes du cerveau travaillent ensemble en harmonie pour former « l’expérience humaine ».
« Technologiquement, nous avons désormais le potentiel d’ajouter une autre couche externe au cerveau, celle qui nous connecte à l’IA », a déclaré Yager. « Et tout comme les régions spécialisées du cerveau qui se coordonnent pour donner naissance à ce que nous appelons l’intelligence, l’exocortex intégrera des capacités d’IA individualisées pour résoudre un problème ou générer de la créativité. »
Une « boutique d’applications » d’agents IA
Comparé au chatbot moyen, qui est un système d’IA unique, l’exocortex serait un ensemble de dizaines d’agents d’IA travaillant ensemble, personnalisés selon les besoins individuels d’un chercheur.
Chaque agent serait formé pour effectuer des tâches spécifiques liées à la science. Un agent de littérature scientifique, par exemple, pourrait parcourir des articles publiés pour trouver un protocole optimal pour une expérience, tandis qu’un autre agent d’IA collecterait et analyserait les données d’une expérience en cours. Des agents supplémentaires pourraient lancer des expériences ou des simulations, comparer les résultats à des études antérieures ou même proposer des idées pour des expériences ultérieures.
Toutes les tâches des agents se dérouleront de concert, simultanément et sans intervention manuelle, aboutissant à de nouvelles informations fournies au chercheur humain.
Un aspect de la conception de l’exocortex proposé par Yager est que les agents d’IA communiqueront entre eux dans un anglais simple. Cela permettra aux scientifiques humains d’étudier et d’auditer les chaînes de décisions qui conduisent à un résultat particulier de l’IA, offrant ainsi des opportunités indispensables pour évaluer l’exactitude et exercer un contrôle technique.
Yager affirme que la tâche de construction d’un exocortex est énorme et que l’effort de développement devrait être partagé entre les scientifiques du monde entier, afin que les groupes de recherche individuels puissent tirer parti de leur propre expertise pour concevoir de nouveaux agents. Idéalement, les scientifiques disposeront un jour d’un « magasin d’applications » à partir duquel ils pourront télécharger des agents d’IA qui amélioreront les capacités de leur propre exocortex, de la même manière que le téléchargement de nouvelles applications ajoute des fonctionnalités aux téléphones. Les « applications » individuelles d’IA pourraient également être mises à jour et remplacées efficacement.
« Je m’attends à voir un effet multiplicatif », a expliqué Yager. « À mesure que les scientifiques améliorent simultanément les IA individuelles et la technologie fondamentale de l’exocortex, les capacités de l’exocortex vont probablement croître beaucoup plus rapidement que prévu. »
Bien sûr, faire de l’exocortex une réalité ne sera pas facile. Alors que les scientifiques ont conçu une multitude d’IA capables d’interagir avec un utilisateur et d’effectuer des tâches spécifiques, construire un réseau d’IA capables d’interagir les unes avec les autres constitue un défi entièrement nouveau.
Yager s’attend à ce que chaque agent IA ait besoin d’accéder à un « catalogue » des autres agents et de leurs capacités spécialisées, afin qu’ils puissent chacun envoyer des messages décrivant le travail qu’ils ont effectué et expliquant ce dont ils ont besoin des autres agents IA.
« Personne ne sait encore comment faire cela », a déclaré Yager. L’un des défis consiste à déterminer l’organisation idéale des agents. « Est-ce que cela devrait être une hiérarchie où il y a un chef avec des dirigeants et des employés, comme le fait le fonctionnement d’une entreprise ? Ou devrait-elle être plus fluide, pour que les IA découvrent elles-mêmes le flux de travail ? Il n’y a pas de réponse évidente, et c’est une recherche passionnante. question sur la conception de l’exocortex que nous étudions.
Le résultat final de l’exocortex sera le résultat d’une séquence de décisions, de planification, d’exécution, de vérification et de résumé, plutôt que du simple texte produit par un chatbot génératif. Cette itération supplémentaire, favorisée par la communication entre les agents de l’IA et la structure de l’exocortex, améliorera à terme le rendement et rendra l’IA encore plus intelligente.
Des expériences aux excursions
Yager et ses collègues se concentrent actuellement sur la construction d’un exocortex pour accélérer la recherche en nanosciences au CFN, une installation utilisateur du DOE Office of Science au Brookhaven Lab.
« Chez CFN, nous nous efforçons de fournir des ressources de pointe à nos utilisateurs pour les aider à mener des expériences productives », a déclaré Yager. « Nous voyons une valeur incroyable dans l’utilisation de méthodes intégrant l’IA, et nous avons déjà mis en œuvre des plates-formes robotiques et des expériences autonomes qui exploitent l’IA pour des expériences spécifiques. Nous concevons l’exocortex pour le CFN, mais nous avons des visions pour le mettre en œuvre stratégiquement dans Brookhaven Lab et le communauté scientifique plus large.
Les sciences physiques sont particulièrement bien adaptées pour tester de nouveaux concepts d’IA, comme l’exocortex, car les scientifiques peuvent exploiter les données et logiciels existants lors de la conception d’agents d’IA. De plus, ces domaines disposent de mesures de réussite claires, ce qui signifie que les scientifiques disposent de définitions rigoureuses pour déterminer si un outil d’IA atteint un objectif.
L’exocortex ne se limitera certainement pas aux applications en sciences physiques, et il motivera probablement la communauté scientifique à rendre les données, les outils automatisés et les publications largement disponibles pour que les exocortex puissent y accéder et les exploiter.
« Je m’attends à ce que l’exocortex introduise une boucle vertueuse dans laquelle il motive et génère une science ouverte », a déclaré Yager. Les résultats de l’exocortex, depuis les données jusqu’aux nouveaux outils scientifiques, seront largement disponibles et il deviendra peut-être possible de mener des expériences au CFN depuis n’importe où dans le monde.
« Les chatbots génératifs ont déjà égalisé les règles du jeu à bien des égards, notamment grâce à leur capacité à traduire et à expliquer le jargon scientifique », a noté Yager. « J’espère voir des communautés plus diverses s’impliquer dans la science grâce à l’exocortex. »
Yager s’attend même à voir quelque chose comme l’exocortex incorporé dans la vie quotidienne, peut-être au cours des cinq prochaines années. Il peut initialement être accessible via des ordinateurs ou des smartphones, mais l’intégration de l’exocortex dans des appareils portables, comme des lunettes ou des montres, n’est peut-être pas aussi lointain qu’il y paraît.
Plutôt que d’inspirer des expériences scientifiques, un exocortex personnel pourrait orchestrer simultanément de nombreuses tâches quotidiennes. L’exocortex pourrait planifier un rendez-vous, précommander du café et appeler une voiture pour se rendre à son café préféré, en fonction de son désir de renouer avec un ami. Il pourrait également planifier un voyage complexe (vols, hôtels, itinéraires et réservations de restaurants) avec une intervention humaine minimale, car l’exocortex connaît les habitudes et les préférences de son utilisateur.
« Les chatbots semblent désormais moyennement intelligents, mais ce niveau d’intelligence intégré tout au long de la vie d’une personne pourrait être très puissant », a déclaré Yager.
L’exocortex n’est pas encore arrivé, mais une sortie de l’IA – un podcast généré par Notebook LM de Google et mettant en vedette deux IA discutant entre elles de l’article sur l’exocortex de Yager – donne une idée de ce que pourrait être la vie avec un exocortex.
« Les podcasteurs IA mettaient l’accent sur les choses différemment de moi », a expliqué Yager. « Mais j’ai ensuite réalisé à quel point il était intéressant d’observer comment mon travail pouvait être adapté à différents styles d’apprentissage ou publics.
« Imaginez que vous vous réveillez le matin et qu’une IA de votre exocortex explique tous les journaux qu’elle a lus pendant la nuit », a proposé Yager. « Cela pourrait vous tenir au courant de votre domaine d’études de manière très conversationnelle. Vous pourriez même l’interrompre et demander une explication plus approfondie sur une partie spécifique. »
Cette expérience contraste tout à fait avec la méthode à l’ancienne consistant à lire un article scientifique imprimé et à prendre des notes dans les marges, qui restera une partie importante de la recherche. Mais aborder la science – et d’autres disciplines complexes – avec un exocortex pourrait changer la donne pour ceux qui sont traditionnellement confrontés à des obstacles.
« Nous entrons dans un territoire inconnu avec d’énormes avantages potentiels pour les nanosciences et au-delà », a déclaré Yager. « Mais personne ne peut y parvenir seul. Nous avons besoin d’une communauté. »
