Modèles biologiques pour l’informatique

18h C dont contrôle / 2 crédits ECTS

Hervé Frezza-Buet, Frédéric Alexandre (Metz)

L'objectif du cours est de montrer en quoi la connaissance des processus de traitement de l'information hébergés par les organismes vivants peut orienter la conception d'algorithmes en Informatique.

Le cadre des Sciences Cognitives

Les algorithmes présentés dans ce module seront systématiquement replacés dans le contexte des Sciences Cognitives. En effet, on peut considérer ces techniques simplement comme des outils statistiques améliorés, mais c'est perdre de vue que ces outils sont aussi une réponse, très incomplète encore, à la question de la nature des opérations réalisées par les systèmes nerveux des êtres vivants, ainsi qu'à la question de leur capacité à être émulés par une machine de Turing.

Les grandes fonctions cognitives

Le cheminement du cours se fera au travers des fonctions cognitives identifiées chez les êtres vivants. Une interprétation possible de l'organisation cérébrale est l'attribution de ces fonctions spécifiques aux grands composants du système nerveux central. On citera les suivants, en évoquant le type d'apprentissage concerné, et le modèle informatique qui en dérive :

- Cortex : Auto-organisation de l'information, restitution de cohérence. Apprentissage non-supervisé, cartes de Kohonen, réseaux incrémentaux (Fritzke).

- Cortex frontal : Planification neuronale.

- Cervelet : Boucles d'asservissement, modèles directs et inverse. Apprentissage supervisé, perceptrons.

- L'hippocampe : Apprentissage de faits (mémoire épisodique). Réseaux de Hopfield, mémoire auto-associative.

- Ganglions de la base : Apprentissage par renforcement (récompense). Processus de décision Markoviens.