Perméabilité auto-adaptative
Introduction
Cette page fait partie du volet théorique du projet Assothink.
Ecrite le 28 juin 2012, elle traite d'un volet non encore implémenté du projet.
Incidemment, ce jour est à Lillois le plus chaud depuis le début de l'année, et c'est aussi le lendemain du jour où mon fils Rodolphe a présenté son mémoire et obtenu son diplôme. Cette page passionante lui est dédiée.
Pour une bonne part, cette page est construite sur des réflexions inspirées par le chapitre 4 du livre "A chacun son cerveau" (Ansermet et Magistretti), chapitre intitulé "l'aplysie, le rat et l'homme". C'est l'aplysie (voir image) surtout qui a déclenché ces réflexions.
Les thèmes traités dans cette page sont:
- perméabilié auto-adaptative
- plasticité neuronale (expression centrale du livre cité supra)
- réflexe de Pavlov
- apprentissage
- finalité
Audo-adaptativité d'un lien perméable
Soit, dans la jelly d'un réseau Assothink, un lien entre deux noeuds (noeud source NS et noeud cible NC). Outre l'identité de ces deux noeuds, ce lien est essentiellement caractérisé par une perméabilité, qui mesure comment l'excitation est propagée de NS vers NC.
La jelly est in-normalisée si la somme des perméabilités entrantes de tout noeud de cette jelly est normalisée à 1.
La jelly est out-normalisée si la somme des perméabilités sortantes de tout noeud de cette jelly est normalisée à 1.
Ce n'est pas crucial ici, mais cela a des incidences sur la mise en oeuvre possible de ce qui suit.
Le lien dispose d'une perméabilité auto-adaptative s'il s'y produit le phénomène suivant:
Dans le temps qui suit immédiatement le transfert d'excitation de NS vers NC, si l'excitation dans NC est significativement élevée par des inputs qui ne viennent pas de NS, alors cette élévation a pour effet d'augmenter durablement (définitivement) la perméabilité du lien.
Cette modification de perméabilité affecte les autres perméabilités sortantes de NS si la jelly est out-normalisée.
Cette modification de perméabilité affecte les autres perméabilités entrantes de NC si la jelly est in-normalisée.
Comme complément optionnel on peut aussi énoncer: Dans le temps qui suit immédiatement le transfert d'excitation de NS vers NC, si l'excitation dans NC est significativement réduite par des inputs qui ne viennent pas de NS, alors cette élévation a pour effet de diminuer durablement (définitivement) la perméabilité du lien. Cette auto-adaptation des perméabilités de lien d'une jelly est ce que d'autres appellent, dans le cadre de la description du cerveau humain, la plasticité neuronale sous sa forme la plus élémentaire, décrite chez l'aplysie comme ressort d'un réflexe de Pavlov.
La PAA (perméabilité auto-adaptative) est une propriété basique et microscopique, mais elle débouche sur des propriétés macroscopiques de la jelly. Il s'agit bien ici de permettre à l'émergence souhaitée dans Assothink (et largement discutée ailleurs) de s'exprimer.
Apprentissage
L'aplysie apprend par conditionnement. Ici, la présentation neuronale de "A chacun son cerveau" est traduite en langage de jelly.
Le noeud NSI (noeud source excité par stimulus inconditionnel) a dès le départ un lien à perméabilité forte vers le noeud NCR (noeud cible réflexe). C'est la situation simple et évidente de la connexion réflexe. Par contre, au départ, le noeud NSC (noeud source excité par stimulus conditionnel) dispose d'un lien à perméabilité faible vers le NCR.
L'apprentissage consiste à exciter simultanément NSI et NSC. Plus précisément NSC est excité avant NSI, mais le délai est minimal. La propriété PAA du lien entre NSC et NCR opérant, l'apprentissage débouche vers une perméabilité augmentée de NSC vers NCR, et le réflexe de Pavlov est mis en place au terme de l'apprentissage: l'activité déclenchée par NCR est activable par NSI (ce qui est évident et normal), mais aussi et aussi bien par NSC (ce qui est construit par l'expérience d'apprentissage).
Question
Tout est bien, la démonstration est claire, mais une question latérale reste en suspens. Pourquoi est-il évident qu'au départ le lien de NSI vers NCR disposait déjà d'une forte perméabilité? Cette question peut être traduite ou étendue de diverses manières. Cette forte perméabilié est-elle préconstruite, inscrite dans les gènes de l'aplysie, qui aurait ainsi dès la naissance un précodage des noeuds et perméabilités? Ou au contraire, la perméabilié initiale de NSI vers NCR résulte-t-elle d'un apprentissage antérieure de l'aplysie jeune? Cette question délicate et cruciale est liée à celle de la finalité d'un système neuronal, d'un cerveau... ou d'une jelly du modèle Assothink.
Mémoire
Qui dit apprentissage dit mémoire. Ce qui précède implique un apprentissage, donc une forme de mémorisation, donc un contenu mémorisé. Ce qui est épatant, c'est de constater le support de cette mémoire. Il s'agit d'une modification durable de perméabilité dans des liens (dans des synapses en langage bio). La mémoire d'un homo sapiens est-elle écrite dans ce langage? Est-ce l'équivalent de la mémoire dun disque dur d'ordinateur, ou les empreintes binaires mémorisées sont des traces magnétiques persistantes? La mémoire Assothink, la jelly, pourrait-elle se ramener à des subtiles combinaisons de tels enregistrements?
Aplysie, rat et homme
Une parenthèse. L'émergence reste toujours notre préoccupation basique. Le postulat entretenu ici est que la matière première, la jelly biologique, disponible chez l'aplisie, le rat et l'homme sont fondamentalement de même nature. Les quantités de jonctions et de neurones changent de plusieurs ordres de grandeur, mais les composants miscroscopiques sont identiques. C'est l'émergence qui permet à des composants simples de se structurer en notions complexes, en comportements et raisonnements subtils.
Finalité
Sur cette question la démarche Assothink est depuis longtemps limitée. Il semble évident que toute structure biologique obéit à une logique téléonomique: elle satisfait un objectif, ou maximise un objectif. Que maximise l'organe cerveau? Que maximise le réseau neuronal de l'aplysie? Que devrait maximiser Assothink?
Une réponse possible à cette question est construite ici.
L'aplysie ou l'homme maximisent plaisir et confort, et minimisent douleur et inconfort. Cela implique que certains neurones ont quelque chose à voir avec ces notions, et que l'activité neuronale a pour but de favoriser les neurones "feel-good" (FG), de maximiser leur niveau d'excitation. De même l'activité neuronale a pour but de défavoriser les neurones "feel-bad" (FB), de minimiser leur niveau d'excitation.
Travailler dans cette direction, impique pour la jelly Assothink divers aménagements:
- La présence d'une propriété FG/FB (et neutre par défaut) des noeuds de la jelly
- Des mécanismes PAA visant à maximiser l'excitation des FG et à minimiser l'excitation des FB
- Le point précédent pose problème. Comment une non-excitation des FB (une absence) pourrait déclencher des processus adaptatifs actifs? Pour cela il faut aussi introduire des transferts d'excitation inversants depuis les noeuds FB vers les noeuds FG. Ceci implique donc des perméabilités négatives, pour permettre aux noeuds FB de dimunuer le niveau d'excitation des noeuds FG.
- De plus l'introduction de perméabilité négative doit coexister avec l'in-normalisation ou l'out-normalisation de la jelly.
Supposons maintenant qu'un réseau Assothink dispose de tout cela. Est-il alors possible de donner une réponse à la question supra...FINALITE OBTENUE!?! à suivre