Les réseaux de neurones artificiels modelés sur de vrais cerveaux peuvent effectuer des tâches cognitives.
Une nouvelle étude montre que les réseaux d’intelligence artificielle basés sur la connectivité du cerveau humain peuvent effectuer efficacement des tâches cognitives.
En examinant les données d’IRM d’un grand référentiel Open Science, les chercheurs ont reconstruit un modèle de connectivité cérébrale et l’ont appliqué à un réseau de neurones artificiels (ANN). Un ANN est un système informatique composé de plusieurs unités d’entrée et de sortie, un peu comme le cerveau biologique. Une équipe de chercheurs du Neuro (Institut neurologique de Montréal-Hôpital) et de l’Institut d’intelligence artificielle du Québec a formé l’ANN à effectuer une tâche de mémoire cognitive et a observé comment il fonctionnait pour terminer la mission.
Il s’agit d’une approche unique à deux égards. Des travaux antérieurs sur la connectivité cérébrale, également connus sous le nom de connectomique, se sont concentrés sur la description de l’organisation du cerveau, sans examiner comment il effectue réellement les calculs et les fonctions. Deuxièmement, les RNA traditionnels ont des structures arbitraires qui ne reflètent pas la façon dont les réseaux cérébraux réels sont organisés.. En intégrant la connectomique cérébrale dans la construction d’architectures ANN, les chercheurs espéraient à la fois apprendre comment le câblage du cerveau soutient des compétences cognitives spécifiques et dériver de nouveaux principes de conception pour les réseaux artificiels.
Ils ont découvert que les ANN dotés d’une connectivité cérébrale humaine, connus sous le nom de réseaux de neurones neuromorphiques, effectuaient des tâches de mémoire cognitive de manière plus flexible et efficace que les autres architectures de référence. Les réseaux de neurones neuromorphiques ont pu utiliser la même architecture sous-jacente pour prendre en charge un large éventail de capacités d’apprentissage dans de multiples contextes.
« Le projet unifie deux scientifiques dynamiques et rapides disciplines », explique Bratislav Misic, chercheur au Neuro et auteur principal de l’article. « 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 cérébrale soutient la fonction cérébrale. À son tour, l’utilisation de données empiriques pour créer des réseaux de neurones révélera des principes de conception permettant de créer une meilleure IA. Ainsi, les deux nous aideront à nous informer et à enrichir notre compréhension du cerveau. »
Cette étude, publiée dans la revue Nature Machine Intelligence le 9 août 2021, a été financé avec l’aide du Fonds d’excellence en recherche Canada First, décerné à l’Université McGill pour l’initiative Healthy Brains, Healthy Lives, le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, Fonds de Recherche du Québec – Santé, Institut canadien de recherches avancées, Chaires de recherche du Canada, Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies, et Centre UNIQUE (Union des neurosciences et de l’intelligence artificielle).
Référence : « Learning function from structure in neuromorphic networks » par Laura E. Suárez, Blake A. Richards, Guillaume Lajoie et Bratislav Misic, 9 août 2021, Nature Machine Intelligence.
DOI : 10.1038 / s42256-021-00376-1
Le Neuro
Le Neuro – L’Institut-Hôpital neurologique de Montréal – est une destination de renommée mondiale pour la recherche sur le cerveau et les soins avancés aux patients. Depuis sa fondation en 1934 par le neurochirurgien de renom Wilder Penfield, le Neuro est devenu le plus grand centre spécialisé de recherche et de clinique en neurosciences au Canada, et l’un des plus importants au monde. L’intégration transparente de la recherche, des soins aux patients et de la formation des plus grands esprits du monde place le Neuro dans une position unique pour avoir un impact significatif sur la compréhension et le traitement des troubles du système nerveux. En 2016, le Neuro est devenu le premier institut au monde à adopter pleinement la philosophie de la science ouverte, créant le Tanenbaum Open Science Institute. L’Institut neurologique de Montréal est un institut de recherche et d’enseignement de l’Université McGill. L’Hôpital neurologique de Montréal fait partie de la Mission en neurosciences du Centre universitaire de santé McGill.
