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Ingéniérie Moléculaire et Intelligence Artificielle

L'intelligence artificielle a une influence certaine sur la philosophie, la théorie générale de la technologie, l'informatique, les sciences cognitives, la théorie de l'information, la psychologie, la linguistique etc., par des effets conceptuels qui s'insèrent dans la substance théorique de ces domaines. Il est cependant évident que, pour la science entière, les concepts ne sauraient être renouvelés du seul point de vue de l'intelligence artificielle, sans une permanente corrélation avec les domaines scientifiques respectifs, bien évidemment, mais aussi avec la physique, la biologie et les réalisations de pointe de la technologie. Nous allons maintenant insister sur les possibilités d'une technologie de pointe du futur, la nanotechnologie. Il semble bien en effet que la microélectronique doive être suivie d'une nanoélectronique selon deux modalités possibles: soit celle des dispositifs et circuits quantiques, soit celle de l'électronique moléculaire.

Comme son nom l'indique, la nanotechnologie est la technologie du domaine nanométrique de même que la microtechnologie (comme la microélectronique) est la technologie du domaine micrométrique. Ce dernier comprend une gamme de dimensions comprise entre 10 microns (micromètres) et 0,1 microns, taille typique des circuits intégrés de silice et de gallium-arsénic, dont l'élément composant-clé est le transistor. Le domaine nanométrique de la technologie comprend des objets variant entre 100 nm et 0,1 nm, autrement dit de 0,1 microns à 1000 angströms, notés Å. Afin de mieux imaginer l'échelle de ces dimensions, il suffit de rappeler qu'un atome se situe en général entre 1 et 10 Å, les macromolécules des cellules biologiques entre 1 et 100 nm (soit entre 10 et 1000 Å), les virus entre 10 et 100 nm, les bactéries autour d'un micron. Les bactéries et généralement les cellules sont micrométriques (bien qu'il existe des cellules pouvant dépasser le domaine micrométrique si on tient compte de la longueur des axones de certains neurones qui peut atteindre un mètre), tandis que les organes des cellules, les virus et les macromolécules sont nanométriques.

La nanotechnologie, inspirée de la biologie mais rendue possible par le concours de la physique, de la chimie et de l'électronique, s'oriente actuellement dans trois directions principales:

• la nanomécanique visant la réalisation de "moteurs" au niveau moléculaire,
  
  
• la nanoélectronique visant la réalisation d'ordinateurs moléculaires ou quantiques,
  
  
• la nanomédecine visant la réalisation d'ensembles moléculaires artificiels pouvant exercer une action sur le corps humain dans des buts thérapeutiques, éventuellement de manière nanoélectronique et des effets (nano)mécaniques ou chimiques.

La technologie nanométrique renferme une série de procédés, dont certains ont été empruntés à la technologie actuelle, alors que d'autres sont totalement nouveaux. Parmi ces derniers, on trouve:

• le dépôt dans la vide de couches minces d'épaisseur variant entre 100 et 10 nm,
  
  
• l'épitaxie dans le fascicule moléculaire, procédé permettant de déposer des couches d'une épaisseur de quelques atomes seulement tant de matériaux inorganiques (utilisés dans l'ingénierie des bandes d'énergies pour réaliser des réseaux semi-conducteurs) que de matériaux organiques (les épaisseurs déposées vont de 20 à 2 nm),
  
  
• l'implantation et la lithographie ioniques (avec résolution de 0,1 micromètres (100 nm), et jusqu'à environ 1 nm),
  
  
• les couches de Langmuir-Blodgett, soit monomoléculaires, soit totalisant jusqu'à 10 couches monomoléculaires superposées, contrôlées avec précision (les molécules déposées sont organiques);
  
  
• l'utilisation du microscope à effet tunnel avec résolution de 1Å; il peut également être employé comme station de travail pour des opérations relevant du domaine nanométrique,
  
  
• l'ingénierie moléculaire fondée en partie sur les technologies précédemment exposées mais surtout sur les propriétés d'auto-organisation des ensembles moléculaires. Ce procédé est utilisable, par exemple, dans l'électronique moléculaire et aussi pour une ingénierie des protéines basée sur l'établissement de cadres de séquences d'aminoacides déterminant la configuration finale de la protéine comme molécule composante d'un ensemble moléculaire conçu par ingénierie moléculaire; en dernière instance, celle-ci peut aussi aider à la réalisation d'une ingénierie génétique, sans oublier aussi la possibilité de synthèse chimique.

Ce qui vient d'être dit montre que la nanotechnologie est déjà armée d'une série de procédés et d'instruments promettant à l'homme une action au niveau moléculaire, et même des manipulations atome par atome pour construire, par exemple, des processeurs informationnels d'une densité de composants extrêmement grande, autorisant une grande vitesse de calcul.
Laissons de côté les dispositifs et les circuits quantiques car ceux-ci n'ont pas d'équivalent dans la nature, et réfléchissons à l'électronique moléculaire qui présente, ne fût-ce que théoriquement pour l'instant, plusieurs variantes:

• celle de type F. L. Carter où les macromolécules sont agencées de sorte qu'elles permettent la production de fonctions logiques dans la molécule et entre les molécules, sur la base de processus électroniques, en réalisant de la sorte un modèle de circuits digitaux classiques;
  
  
• celle de type K. E. Drexler qui propose également la modélisation de fonctions logiques mais par le mouvement mécanique de macromolécules agencées de manière adéquate;
  
  
• celle de type M. Conrad où la reconnaissance entre protéines ayant des conformations complémentaires est considérée comme équivalente à un procédé de calcul complexe, qui pourrait même avoir lieu naturellement dans les cellules vivantes;
  
  
• celle de type S. R. Hameroff qui, sur la base de modèles théoriques, et compte tenu aussi des travaux antérieurs du physicien Herbert Fröhlich, prouve que le système de microtubes du cytosquelette d'une cellule vivante a la structure d'un automate cellulaire (comme les a décrit par John von Neumann) capable d'assurer un traitement complexe de l'information.

La nanotechnologie qui, on le voit, pourrait aussi bien s'appeler ingénierie moléculaire, est apte à provoquer la création d'ordinateurs moléculaires dont on peut se demander dans quelle mesure ils vont satisfaire à des critères humains d'intelligence, c'est à dire dans quelle mesure ils peuvent s'approcher de la réalisation d'une intelligence artificielle vivante, voire d'une intelligence naturelle comme celle de l'homme.

Par l'ingénierie moléculaire, l'homme pourra atteindre le niveau où se constituent les molécules des organismes vivants, comme s'il répétait à son propre compte les procédés de la nature qui, en évoluant, par ses tâtonnements, a abouti à l'apparition de la vie. On arrivera bientôt à expérimenter sur la nature de la vie, un domaine qui est encore seulement l'objet de la pensée philosophique. C'est pourquoi les problèmes de la nanotechnologie, de l'intelligence et de la vie, de la nature de la matière ne peuvent plus être séparés les uns des autres.
Mais dans quel modèle philosophique général pouvons-nous prendre en compte de telles technologies? En science, le point de vue prédominant est encore structural, formel, fondé sur l'aspect syntactique, et il part de l'hypothèse que la réalité entière peut être comprise dans ce cadre cognitif. Conformément à ce point de vue, l'intelligence est due à un grand nombre de composantes, soient-elles naturelles ou artificielles, à la complexité de leur organisation, ainsi qu'à leur interconnexion profondes. Il est d'usage d'aller encore plus loin, et d'affirmer que non seulement l'intelligence, mais aussi la conscience et surtout les processus mentaux sont dus aux mêmes causes. L'intelligence et l'esprit humain sont donc attribués à l'interconnexion des neurones et aux phénomènes qui ont lieu dans les dendrites les entourant. A notre point de vue, cette complexité est certes nécessaire pour expliquer l'esprit humain, mais elle est loin d'être suffisante.

L'existence de l'intelligence, ou plus exactement de quelque chose dans le genre d'un ordinateur moléculaire, dans toute cellule eucaryote, soit individuelle, soit faisant partie d'un organisme complexe, comme le soutient avec beaucoup d'arguments justifiés Stuart R. Hameroff et d'autres scientifiques avec lui, représente sans doute un grand pas en avant, et le sera d'autant plus quand ce fait sera pleinement confirmé. Le cytosquelette d'une cellule contient, par la présence du système de microtubes, un véritable système nerveux propre à la cellule. Cela veut dire que chaque cellule renferme un ordinateur moléculaire. Les microtubes sont des tuyaux cylindriques de diamètre extérieur compris entre 25 et 30 nm et de diamètre intérieur d'environ 15 nm. Ils forment un réseau de filaments interconnectés, leur longueur allant de 100 nm à des milliers de nanomètres (soit quelques microns) et pouvant même atteindre des dimensions de l'ordre du mètre dans les axones des neurones. Les briques de ces tubes nanométriques sont les molécules d'une protéine, la tubuline, en fait des dimères de 8 nm formés de deux molécules monomères de 4 nm chacune. Le dimère tubuline constitue une cellule d'automate cellulaire dans le sens de von Neumann, le phénomène le plus caractéristique pour un dimère du point de vue physique est sa polarisation électrique permanente, car les microtubes sont des électrets, c'est à dire que leurs molécules gardent l'orientation donnée par un champ électrique. Mais la polarisation d'un dimère peut se modifier en fonction des événements électriques du voisinage (ceux qui ont lieu dans des dimères voisins) phénomène qui fait fonctionner l'ensemble tout entier comme un automate cellulaire, chose attestée par le succès de nombre de modèles. Il existe du reste dans les microtubes une oscillation cohérente, comme l'a montré H. Fröhlich, qui assure un mouvement d'horloge à cet "automate cellulaire", véritable automate-ordinateur. La fréquence de travail semble être de 10⁹ Hz. Donc ce système de microtubes a l'air jouer le rôle d'un très puissant ordinateur au sein de la cellule. De pareils ordinateurs, qu'on peut appeler "ordinateurs moléculaires", doivent devoir exister aussi dans les neurones, auquel cas le système nerveux de l'homme serait beaucoup plus complexe qu'on ne pensait jusqu'à présent.

En science, la pensée strictement structurale mène cependant à l'interprétation formulée par Hameroff (en 1978) dans les termes suivants: "... cela implique donc que, dans le cerveau, le niveau de base de la cognition se trouve à l'intérieur des cellules nerveuses et que les filaments des cytosquelettes sont les racines des phénomènes conscients". Une telle affirmation peut contenir une grande part de vérité mais, malgré cela, l'atomisme n'a pas réussi et ne réussit toujours pas à expliquer les phénomènes mentaux. Il manque vraisemblablement quelque chose aux cytosquelettes pour aboutir à la nature des processus mentaux. Hameroff a peut-être raison lorsqu'il affirme que le cytosquelette et l'ordinateur moléculaire pourraient représenter une clé pour résoudre le problème du triangle cerveau-esprit-ordinateur, et que la nanotechnologie pourrait faciliter la résolution des problèmes qui se posent dans ce sens. Mais, là où nous ne sommes plus d'accord avec Hameroff, c'est lorsqu'il extrapole son hypothèse jusqu'à la conscience mentale, estimant que "si la nanotechnologie et la biologie deviennent symbiotiques, l'état de conscience ("soul") pourrait être un produit ("commodity")". Que le cytosquelette puisse être une partie d'un système nerveux des plantes, comme du reste dès le début de ce siècle Jaquadish Chunder Bose en a eu l'intuition en constatant, puis en testant, une activité du type système nerveux chez les plantes et aussi des animaux sans neurones, voilà ce qui semble plausible. Qu'il existe une certaine forme de conscience structurale, non mentale, voilà qui a déjà été démontré par l'intelligence artificielle actuelle. Mais le moment est venu de distinguer entre la pensée d'un ordinateur électronique muni d'une intelligence artificielle et la conscience du cerveau ou d'un organisme vivant.

Rappelons encore une fois que nous proposons de passer d'un modèle structural du monde à un modèle structural-phénoménologique, d'un modèle formel syntactique et sémantique, à un modèle où le non formel joue lui aussi un rôle important, et où le sémantique (du type conscience mentale) se trouve dans la nature profonde de la matière à laquelle ont accès les organismes vivants. Nous portons un intérêt tout particulier aux conceptions de type Conrad et Hameroff concernant les molécules du fait qu'elles peuvent être reliées à un mode de penser structural-phénoménologique afin de réaliser le saut de pensée à conscience.
Des arguments exigeant de nouvelles recherches au-delà du modèle de la science structurale peuvent être trouvés, au cours de notre siècle, le philosophe Ludwig Wittgenstein et du linguiste Noam Chomsky, au sujet du langage naturel; de même dans les ouvrages de philosophie de la science du physicien David Böhm, dans les paradoxes de la science structurale relevés par le physicien John Archibald Wheeler qui va jusqu'à envisager en dernière instance une physique basée sur l'information; enfin, chez Edward Fredkin pour qui l'information est l'ingrédient primaire du monde. Deux autres prises de position, d'ailleurs récentes, méritent aussi d'être mentionnées.

Roger Penrose, d'Oxford, affirmait dans une communication sur "La physique et les mathématiques de la pensée" (1988) qu'il nous faut admettre qu'il y a des objets physiques qui ne se comportent pas comme des mécanismes. Penrose déclare: "... disons simplement qu'un tel "non mécanisme" physique pourrait avoir un comportement totalement gouverné par des lois physiques précises mais gouverné d'une manière qui ne peut être dérivée d'aucune sorte d'algorithme". Observons, à notre tour, que pour le moment rien ne saurait être une plus éclatante représentation du formel que l'algorithme. Prenant comme point de départ le théorème de Gödel, Penrose montre que "l'argument (de Gödel) permet en effet, par une contemplation et intuition conscientes, d'aller au-delà des limites de n'importe quel système mathématique formalisé ... c'est quelque chose qui va au-delà du simple formalisme". L'analyse de ce thème le conduit à l'idée que pour avoir une image complète du monde, il est nécessaire d'aller "au-delà de la théorie quantique standard" afin d'arriver à s'expliquer pourquoi le cerveau n'est pas un ordinateur digital. Penrose considère que, malgré tout, la mécanique quantique devrait pouvoir jouer un certain rôle dans la compréhension des phénomènes mentaux. Nous avons avancé nous-mêmes des idées comme celles-ci, il y a longtemps, en offrant même une image s'appuyant sur le quantique pour la production des phénomènes mentaux, mais qui va au-delà du quantique (voir par exemple, Ortofizica, 1985). Penrose se fie aux actions physiques non algorithmiques mais ne va pas jusqu'à inclure parmi celles-ci les actions strictement non formelles, donc phénoménologiques selon une conception orthophysique. Pourtant, en concordance avec cette conception il affirme: "S'il est nécessaire de découvrir quelque chose de non algorithmique dans les lois de la physique, quelque chose que le cerveau puisse maîtriser, alors me semble-t-il ce quelque chose devrait nous conduire au-delà des lois physiques connues actuellement ... Probablement, aussi curieux que cela paraisse, je crois qu'il y a des raisons pour nous faire penser qu'une telle théorie, encore non découverte, joue un rôle, en vérité fonctionnel, dans les actions de notre pensée consciente ... Il me semble que les questions philosophiques qu'elles posent commencent à peine d'être explorées". Quant à nous, la théorie de l'informatière avancée dans le contexte de la vision orthophysique sur le monde, vient au-devant des exigences si nettement formulées par Penrose et peut justifier tout au moins la façon dont nous posions ces problèmes au sein de notre modèle de l'anneau du monde matériel.

La seconde prise de position récente mentionnée plus haut est celle de Robert Rosen de Dahlousie University, Canada. Dans sa communication sur "Les processus effectifs et les lois naturelles" (1988), il se demande tout d'abord si la question n'est pas d'introduire l'idée de logiciel en physique. C'est très bien dit mais, à notre avis, le problème de fond est d'introduire l'idée de l'information en physique. A vrai dire, ce que Robert Rosen apporte de plus intéressant concerne les phénomènes sémantiques. Critiquant ceux qui ne tiennent compte que des systèmes formels syntactiques, Rosen soutient que les phénomènes dont le fonctionnement se réduit à des procédés syntactiques, ainsi que l'entend en essence la thèse de Turing-Church, ne peut servir de modèle universel. Rosen déclare à ce propos: "Si c'était vrai, alors sans doute des limites sévères nous sont tracées en ce qui concerne le mode d'être de la physique. Le problème n'est autre, ni plus ni moins, que de savoir si les lois de la nature peuvent être formulées en termes purement syntaxiques ou bien si elles disposent d'une composante sémantique inhérente qui ne peut être formalisée de manière finie". Analysant la thèse de Turing-Church, Rosen est en désaccord avec son extension du domaine formel au domaine physique. Dans notre optique, cette thèse peut être étendue au domaine physique structural, mais non au domaine structural-phénoménologique qui a un contenu sémantique. Cependant, nous sommes évidemment d'accord avec Rosen quand il affirme que "le fait d'analyser la thèse (de Turing-Church) en termes matériels signifie toucher aux aspects les plus profonds et les plus fondamentaux de la science théorique".

Robert Rosen exprime aussi d'autres idées importantes par rapport à notre propre point de vue. Le comportement de certains systèmes, dit-il, "doit contenir une composante sémantique irréductible, intimement reliée à la complexité du système". Il n'y a pas de doute que la sémantique est liée à la complexité, comme le démontrent le cerveau, le cytosquelette, et l'intelligence artificielle, mais ceci peut se produire aussi dans le cadre des lois physiques structurales, le sémantique pouvant être encodé dans le syntactique. Mais la source du sémantique provient justement, à notre avis, de ce qui en physique dépasse le structural. D'ailleurs, Rosen, après avoir parlé des composantes sémantiques non formalisables, répète: "Cela signifierait ... que les Lois de la Nature ne peuvent être entièrement exprimées en termes syntactiques".

Voici donc chez Rosen deux idées auxquelles nous sommes arrivés dans le cadre d'une ontologie très étendue: les lois de la nature doivent bien avoir des composantes sémantiques intrinsèques et leur comportement sémantique peut être aussi non formel.

Il est probable que la vision scientifique du monde va devoir se modifier mais, comme très souvent dans l'histoire de la science, c'est la pensée philosophique des scientifiques qui est la première à entamer le changement. Entre une philosophie de la science fondée strictement sur la science actuelle et une philosophie de la science qui explore l'avenir de la science, c'est bien sûr la seconde qu'il faut préférer. En ce qui nous concerne, nous l'avons d'ores et déjà préférée, mais il nous semble qu'à présent la science elle-même, par ses tâtonnements, force les portes de son propre avenir dans une direction qui sympathise, en quelque sorte, avec le point de vue orthophysique.
L'intelligence ne pourra être vraiment examinée que dans le contexte d'une vision scientifique plus large, structurale-phénoménologique, par contraste avec la vision structurale actuelle. Nous ne nous attendons pas à ce que les lois de la nature contiennent une intelligence propre bien que parmi elles, notamment dans les plus fondamentales, puisse intervenir une phénoménologie sémantique, non formelle dans la plus grande mesure. Ce qui est sûr, c'est que ces lois ont engendré l'intelligence. Resteront cependant à être examinées certaines formes possibles d'intelligence et il est probable que l'ingénierie moléculaire va nous offrir les instruments expérimentaux requis pour élucider non seulement les problèmes de l'intelligence et de l'esprit mais aussi de nombreux mystères de la nature que nous avons été encore incapables de dévoiler.

Dans l'avenir, la science se fera non seulement en interrogeant la nature mais aussi en construisant comme la nature.