Une communication semblable à celle du langage améliore l'apprentissage dans les réseaux artificiels, selon une étude

Dans toutes les espèces, les parents transmettent des compétences essentielles à leurs enfants par le biais de la communication. Des chercheurs de l'hôpital universitaire de Bonn (UKB) et de l'université de Bonn ont montré qu'une communication efficace dépend de la manière dont l'émetteur et le récepteur représentent l'information. Leur étude révèle comment ce processus sous-tend l'efficacité de l'apprentissage et la performance des tâches. Leurs résultats ont été publiés dans la revue Nature Communications.

La communication, qu’elle se fasse par des sons, des odeurs ou des mouvements, est essentielle à la survie. Son aspect social est fondamental pour la cognition, car les descriptions de nos tâches dans le cerveau sont façonnées non seulement par les expériences sensorielles, mais aussi par les informations qui nous sont communiquées.

« Nous savons de notre vie quotidienne que la communication sociale est essentielle à nos capacités d'apprentissage dans le monde réel, ce qui se résume par le dicton « enseigner, c'est apprendre une deuxième fois », explique la professeure Tatjana Tchumatchenko, de l'Institut de recherche expérimentale en épileptologie et cognition de l'UKB et membre du domaine de recherche transdisciplinaire (TRA) « Modélisation » de l'université de Bonn.

Dans une étude inédite, les chercheurs de Bonn ont utilisé des réseaux artificiels comme agents qui ont joué le rôle d’enseignants et d’élèves. Le réseau d’enseignants a appris à résoudre un labyrinthe, puis a guidé le réseau d’élèves tout au long de la tâche en transmettant un message. Cette configuration a permis aux chercheurs d’étudier comment la communication de type linguistique entre agents artificiels améliore l’apprentissage et les performances des tâches.

Le cerveau crée des abstractions pour que notre monde réel soit partagé

Les résultats ont montré que les deux rôles peuvent développer un langage qui permet à l'élève d'apprendre de l'enseignant. Il est intéressant de noter que ce langage est influencé à la fois par la tâche à accomplir et par la performance de l'apprenant.

« Ce que nous avons découvert est cohérent avec ce que l'on sait sur la formation du langage chez les animaux », explique Carlos Wert-Carvajal, coauteur correspondant et doctorant à l'Université de Bonn dans le groupe de recherche du professeur Tchumatchenko à l'UKB. Il souligne que la façon dont notre cerveau code notre monde n'est pas seulement déterminée par nos propres expériences, mais crée également des abstractions compréhensibles pour les autres :

« Par exemple, nous ne disons pas « fruit rouge ou vert, rond, croquant et sucré », mais nous utilisons le mot « pomme ». Ce mot existe parce que notre langue a évolué pour représenter une expérience partagée qui procure une récompense agréable », explique Wert-Carvajal. En d’autres termes, chaque langue doit décrire le monde aussi efficacement que possible.

Cette efficacité impliquait un message concis contenant le plus d'informations possible. Un bon langage devait combiner à la fois les descriptions internes de la tâche par l'enseignant et l'apprenant et les caractéristiques réelles du monde réel.

« Lorsque nous avons donné un retour sur la façon dont l'élève a réalisé la tâche, l'enseignant a changé son langage pour transmettre des informations plus utiles », explique le premier auteur Tobias Wieczorek, qui jusqu'à récemment était étudiant en master à l'Université de Bonn dans le groupe Tchumatchenko de l'UKB.

Ce processus montre qu'une communication efficace est un processus à double sens. « L'expéditeur et le destinataire doivent travailler ensemble pour garantir que les informations échangées sont claires, précises et vraiment utiles », explique le professeur Tchumatchenko, qui a dirigé l'étude.

La langue ferme le cercle de la communication en tant qu'expérience partagée

Il est remarquable de constater qu’en « bouclant la boucle », c’est-à-dire en renvoyant le langage de l’apprenant à lui-même, les chercheurs de Bonn ont permis aux apprenants de s’enseigner les uns aux autres. Malgré l’absence de compétences pédagogiques explicites, les agents ont communiqué efficacement des informations essentielles et démontré la robustesse du langage qu’ils avaient développé.

« Bien qu'ils ne savaient pas comment « enseigner », ils étaient néanmoins capables d'utiliser leur langue pour transmettre des informations importantes », explique le Dr Maximilian Eggl, co-auteur correspondant, qui était jusqu'à récemment postdoctorant à l'Université de Bonn dans le groupe de recherche du professeur Tchumatchenko à l'UKB.

Cette recherche met en évidence le rôle fondamental de la communication de type linguistique en tant qu'expérience cognitive partagée et démontre son importance cruciale pour l'apprentissage et la généralisation. Les résultats fournissent des informations précieuses sur la conception de systèmes de communication biologiques et artificiels qui optimisent l'apprentissage et la performance des tâches dans différents environnements.