Une étude inédite s’inspire de la théorie de la psychologie du développement pour apprendre à une intelligence artificielle quelques fondamentaux de physique. Partagée dans la revue Nature, l’étude a été menée par une équipe de chercheurs de la société DeepMind qui ont créé un programme capable d’apprendre des règles physiques simples sur le comportement des objets.
Alors que l’IA a fait des progrès étonnants ces dernières années,
les systèmes d’IA les plus avancés ont encore du mal à faire preuve de « bon sens » qui guident la prédiction, l’inférence et
l’action dans des scénarios quotidiens. Les scientifiques de DeepMind admettent pourtant que cette physique intuitive s’avère « fondamentale pour l’intelligence incarnée », car « elle est essentielle à toute interaction pratique » écrivent-ils.
Pour réaliser leur test, l’équipe de recherche menée par Luis Piloto s’est inspirée de la psychologie du développement chez le nourrisson. Les psychologues du développement étudient la manière dont les bébés
suivent le mouvement des objets en suivant leur regard. Lorsqu’on leur
montre une vidéo présentant une balle qui disparaît de façon soudaine,
par exemple, les enfants en bas âge expriment leur surprise. Les
chercheurs mesurent ainsi leur surprise par la durée de leur regard dans une
direction donnée.
C’est précisément ce que l’équipe de scientifiques de DeepMind a voulu découvrir, en entraînant une IA baptisée « PLATO » avec des vidéos d’objets simples, comme des balles qui roulent et s’entrechoquent.
Cinq concepts physiques clés
Pour ce faire, ils ont focalisé leur attention sur cinq concepts physiques considérés comme « centraux » dans la littérature sur la psychologie du développement, que sont la continuité, la persistance des objets, la solidité, l’immuabilité et l’inertie directionnelle. « Chaque vidéo présentant une violation de ces principales physiques st associée à une vidéo correspondante qui fournit une base de référence conforme aux principes physiques, en conservant précisément les mêmes statistiques d’image unique pour toutes les vidéos » expliquent les chercheurs.
L’ensemble de données comprend également un corpus distinct de vidéos destinées à servir de données d’entraînement.
Via ce procédé, les chercheurs ont souhaité construire un modèle qui soit capable d’apprendre ce qu’ils nomment la « physique intuitive » à la manière d’un nourrisson qui découvre le monde. La méthode utilisée pour mesurer la connaissance d’un concept physique est appelée « le paradigme de la transgression des attentes » précisent les chercheurs.
28 heures de vidéos
Les chercheurs ont observé des effets d’apprentissage après seulement 28 heures de vidéos. Un progrès certain, même s’ils reconnaissent que « l’éventail des types d’objets et d’événements dans notre ensemble de données reste étroit par rapport à ceux rencontrés dans le monde réel. »
Par effet ricochet, les chercheurs se sont également interrogé sur les implications potentielles de leur travail pour la psychologie du développement elle-même. « Ce sujet doit être abordé avec une certaine prudence, car le modèle que nous avons présenté n’est pas destiné à fournir un modèle direct de l’acquisition de concepts physiques chez les enfants. Néanmoins, nous pensons qu’il y a plusieurs idées qui peuvent être utiles à la science du développement. Premièrement, notre travail de modélisation fournit une preuve de concept démontrant qu’au moins certains concepts centraux de la physique intuitive peuvent être acquis par apprentissage visuel » avancent-ils.