Reconnaître l'intelligence non humaine

L'intelligence n'est pas aussi rare que nous aimons croire

“Mastodon dans les étoiles” de shaunl
«Une fois que la vie commence, je pense qu'une vie intelligente est un résultat très probable. Il a évolué séparément à plusieurs reprises sur la Terre. »John Hardy, lors de la table ronde du prix Découverte 2019,« Existe-t-il une vie ailleurs dans l'univers?

Il est postulé (oserais-je dire, accepté?) Que l'intelligence a évolué indépendamment plus d'une fois sur Terre. Une fois (ou trois fois) pour les mammifères marins, les éléphants et les primates. Une fois pour la famille des oiseaux et des perroquets. Et une fois pour les céphalopodes, en particulier les Coleoidea sans coquille: pieuvres, calmars et seiches.

Pour moi, l'idée que les animaux non humains sont intelligents est nouvelle. Je soupçonne que cet angle mort est né du désir d'éviter le stress émotionnel, car j'ai mangé des animaux pendant toute ma vie et j'ai sacrifié des milliers d'animaux pour la recherche en neurobiologie. Il est difficile de faire ces choses tout en reconnaissant que les animaux sont intelligents. Je suis aussi une personne concentrée sur les mots et la communication, et j’ai tendance à exclure les êtres avec lesquels je ne peux pas communiquer, qu’ils soient humains ou non.

Mon point de vue changeant a commencé avec un aperçu fortuit d'une colonne vertébrale d'un livre à la bibliothèque. Le titre était: «Sommes-nous assez intelligents pour savoir comment les animaux sont intelligents?» Par Frans de Waal. J'ai ri. Je ne l’ai ni lue ni lue, mais le titre m’a collé à moi et j’ai commencé à réfléchir à la question.

Une fois que j'ai commencé à chercher, l'intelligence animale était partout. Voir, par exemple, cet excellent article de Jonathan Balcombe dans Nautilus, intitulé «Les poissons peuvent être plus intelligents que les primates». Regardez n'importe quel épisode de Planet Earth ou de Blue Planet. Vous serez étonné du nombre d'espèces utilisant des outils ou unissant leurs forces. les autres à coordonner leurs efforts pour atteindre un objectif commun.

Comment définit-on et mesure-t-on l'intelligence animale, quelles pressions évolutives conduiraient à l'intelligence et qu'est-ce qui rend les êtres humains si spéciaux? Vous trouverez ci-dessous ce que j'ai découvert jusqu'à présent.

Qu'est-ce que l'intelligence?

Nous pouvons tous énumérer les caractéristiques de l'intelligence humaine: apprentissage, planification, comportements axés sur les objectifs, prise de décision, résolution de problèmes. Plus généralement, nous appelons cette fonction exécutive. Nous croyons que nos pouvoirs cognitifs proviennent du cortex cérébral, la couche la plus externe du cerveau.

En regardant le cerveau macroscopiquement, nous remarquons que sa surface est alambiquée. Gyri et sulci créent des crêtes et des vallées; plus de surface pour plus de neurones.

Au microscope, on voit que le cortex est organisé en rangées et en colonnes. Les rangées ressemblent à un gâteau à six couches, chaque couche ayant ses propres ingrédients et saveurs. Les colonnes corticales sont des unités de calcul individuelles, chacune dédiée au traitement d'une entrée sensorielle spécifique, telle que le coin supérieur droit de votre champ visuel ou la sensation de votre doigt de petit doigt. Les colonnes ne sont pas isolées. Ils se connectent les uns aux autres et aux structures cérébrales plus profondes du cerveau.

Ce sont toutes de bonnes informations. Nous pouvons répertorier certains comportements que nous considérons comme des démonstrations d'intelligence. Nous avons une liste de pièces et une carte cérébrale qui sont annotées plus en détail chaque jour. Nous commençons même à relier les deux, en identifiant les circuits neuronaux sous-jacents à la perception, à la prise de décision et au comportement orienté vers un objectif.

Toutes ces informations ne répondent toujours pas à la question, qu'est-ce que l'intelligence, en particulier d'une manière généralisable aux non-humains? C’est précisément ce que nous devons comprendre avant de pouvoir reconnaître l’intelligence chez d’autres êtres, qui n’auront pas la même structure cérébrale ni les mêmes comportements que nous.

Il semble que les chercheurs sur les animaux et les développeurs d'IA ont du mal à définir ce qui compte comme intelligence. George M. Church, professeur de génétique à Harvard, vient de publier un extrait de son chapitre intitulé «Esprits possibles: vingt-cinq manières de regarder l'IA», que je pense pertinent ici. Il avertit que les humains ont du mal à reconnaître l'intelligence artificielle comme valide ou digne d'être protégée, et ils le devraient. Cela ressemble beaucoup à des discussions sur l'intelligence animale.

Il fournit un aperçu qui peut nous aider à définir l'intelligence. Il parle ici d'algorithmes conçus pour les systèmes d'intelligence artificielle, mais je pense que cela s'applique plus largement à l'évolution de l'intelligence.

«Pour le libre arbitre, nous avons des algorithmes qui ne sont ni totalement déterministes ni aléatoires, mais qui visent une prise de décision probabiliste presque optimale. On pourrait soutenir qu'il s'agit d'une conséquence darwinienne pratique de la théorie des jeux. Pour beaucoup de jeux / problèmes (pas tous), si nous sommes totalement prévisibles ou totalement aléatoires, nous avons tendance à perdre. "Voir l'extrait entier," Une charte des droits pour l'âge de l'intelligence artificielle: nous devrions nous préoccuper des droits une diversité sans précédent d’esprits apparaît. "
La théorie des jeux fait son apparition partout où je regarde ces temps-ci. De nombreux domaines de recherche semblent converger vers cette théorie et modéliser leur système d’intérêt en tant que jeu multijoueur. Apprend le! Photo par Artur.

J'aime bien son phrasé selon lequel le libre arbitre ou la prise de décision probabiliste est une conséquence darwinienne. En décomposant un peu cela, il existe un équilibre optimal entre prévisibilité et caractère aléatoire qui permet aux êtres d’être flexibles dans leurs pensées et leurs actions. C'est nécessaire pour l'innovation. Avoir la capacité d'essayer quelque chose de nouveau dans des circonstances difficiles peut faire la différence entre survie et extinction.

Je pense que le fonctionnement probabiliste optimal est le mécanisme central requis pour le renseignement. Il s'agit d'une caractéristique à tous les niveaux de l'organisation, du comportement aux circuits neuronaux sous-jacents au comportement, en passant par les protéines sous-jacentes à la signalisation neuronale.

La signalisation électrique dans le cerveau est basée sur l'ouverture et la fermeture d'un ensemble de canaux ioniques intégrés dans la membrane des neurones. Devine quoi? Cette ouverture et cette fermeture sont stochastiques. Il existe une distribution de probabilité qu'un canal ionique sera ouvert avec un certain stimulus. Même pour les canaux ioniques dont la structure a été déterminée à une résolution inférieure au nanomètre et où les mécanismes physiologiques à l'origine de l'ouverture et de la fermeture des canaux ont été déterminés, personne ne peut prédire avec certitude si un canal ionique individuel sera ouvert à un moment donné. temps donné.

Exemple de distribution de probabilité montrant la probabilité qu’un canal ionique soit ouvert à des concentrations croissantes de X (votre molécule d’intérêt). Même avec une probabilité maximale d’ouverture, environ 80% seulement des canaux seront ouverts. Même dans les queues de la distribution soulignées, un petit pourcentage de canaux ioniques sera ouvert.

Un fonctionnement probabiliste optimal est une autre façon de dire que le système fonctionne avec une distribution de probabilité idéale. Les queues de la distribution sont dans une zone idéale où il y a juste assez de hasard, juste assez de bruit, pour que le système puisse tester systématiquement des modèles de signalisation alternatifs en arrière-plan sans perturber le fonctionnement de l'ensemble. Parfois, de nouveaux modèles de signalisation générés aléatoirement produisent des résultats et sont renforcés positivement. En guise de preuve, découvrez comment le cerveau apprend à contrôler des périphériques externes via des interfaces cerveau-machine.

Est-ce que je parais fou ou est-ce que cela a autant de sens que je le pense? Ok, fixons cette grande portée pour une définition avec une question plus pratique: comment les chercheurs en recherche sur les animaux mesurent-ils l’intelligence?

Indicateurs de l'intelligence animale

Structure du cerveau

Plusieurs caractéristiques de la structure cérébrale sont associées à l’intelligence. Une caractéristique est un gros cerveau par rapport à la taille du corps. Le second est la présence de structures spécialisées associées à la fonction exécutive, telles que l’attention, la planification et l’apprentissage. Comme mentionné, les êtres humains ont le cortex. Les oiseaux ont le nidopallium et les céphalopodes coléoïdes ont le lobe vertical. Une autre est la forte densité d'interneurones, essentielle pour créer des connexions à la fois locales et à longue portée entre des ganglions spécialisés du cerveau et du système nerveux périphérique.

Ces indicateurs acceptés sont biaisés par notre conviction que les êtres humains sont le summum de l'intelligence sur Terre. Je suis enclin à penser que le système nerveux est suffisamment souple pour se configurer de nombreuses manières différentes de générer l’intelligence, et nous ne devrions pas fermer notre esprit aux alternatives.

Les céphalopodes en sont un bon exemple. Bien qu'ils possèdent tous les indicateurs énumérés ci-dessus, ils présentent également des caractéristiques cérébrales uniques. Les céphalopodes contrôlent les mouvements de nombreux membres flexibles avec un très grand nombre de degrés de liberté. Pour ce faire, ils comptent beaucoup plus sur le traitement des neurones périphériques pour pouvoir exécuter des mouvements stéréotypés sans relais vers le système nerveux central. En fait, ils ne semblent pas avoir de représentation centrale de leurs membres, contrairement aux vertébrés intelligents (voir cet article sur la locomotion d'Octopus).

«Le système nerveux des céphalopodes représente un exemple frappant d'organisation incarnée, dans laquelle le cerveau central agit comme une unité décisionnelle intégrant des informations sensorielles multimodales et coordonnant les commandes motrices exécutées par la périphérie.» Piero Amodio et al.

Flexibilité comportementale

En plus de la morphologie du cerveau, les scientifiques observent et testent le comportement des animaux afin de rechercher une flexibilité comportementale ou la capacité d’un animal de changer de comportement en fonction des circonstances. Certains exemples incluent la démonstration de l'apprentissage, la résolution de problèmes, la planification ou l'utilisation d'outils, en particulier l'utilisation innovante d'outils ou l'utilisation simultanée de plusieurs outils. Les animaux sociaux peuvent démontrer leur intelligence en travaillant ensemble pour atteindre leur objectif collectif. Il existe également un lien entre le jeu et l'intelligence, bien qu'il y ait un débat sur ce qui vient en premier (les animaux intelligents jouent-ils ou rendent-ils les animaux plus intelligents?).

“Homme et baleine nageant ensemble sous l'eau” par Benjavisa

En revanche, voici certains comportements qui ne sont pas considérés comme intelligents: comportements stéréotypés, répétitifs. Comportements de stimulation-réponse «câblés» ou formés. Essai-et-erreur pour atteindre un objectif, plutôt que la résolution de problèmes.

Il existe un débat sur le point de savoir si la flexibilité comportementale est suffisante pour étiqueter une espèce comme intelligente, de tels comportements pouvant être pris en charge par de simples circuits neuronaux. Mais si le comportement intelligent existe, est-il important que le circuit neuronal le supportant soit simple? Intelligent est comme intelligent.

L'intelligence évolue lorsqu'elle devient nécessaire à la survie

"La taille du cerveau est maudite, si elle est essentielle à la survie d’une espèce, elle y sera très probablement très performante." Jonathan Balcombe, "Le poisson peut être plus intelligent que les primates"

Dans un article paru récemment dans Trends in Ecology, «Cultivez intelligemment et perdez la jeunesse: Pourquoi les céphalopodes ont-ils évolué leur intelligence? décrivent trois pressions sélectives censées contribuer à l’évolution de l’intelligence.

  1. Défis dans la recherche et la transformation des aliments (Hypothèse de l'intelligence écologique).
  2. Défis de la vie en groupe (l'hypothèse de l'intelligence sociale).
  3. Défis des interactions prédateur-proie.

Les céphalopodes sont différents des autres espèces intelligentes. Ce sont des invertébrés, leur espérance de vie est courte, ils ne s’accouplent qu’une fois, ils ne s’occupent pas de leurs petits et ne sont pas des animaux sociables. Pourtant, ils possèdent les structures cérébrales et la flexibilité comportementale des vertébrés intelligents. Pourquoi ont-ils développé l'intelligence?

Piero Amodio et al. soutiennent que la perte de leur coquille il y a 275 millions d'années a amené le groupe de céphalopodes Coleoidea à faire évoluer son intelligence en raison de sa vulnérabilité accrue à un large éventail de prédateurs.

Une vulnérabilité soudaine aux prédateurs peut conduire à une évolution rapide

Il y a quelques semaines, une expérience ambitieuse démontrant la sélection naturelle a été publiée. Voir le document de recherche «Lier une mutation à la survie chez des souris sauvages», de Rowan DH Barrett et al. dans Science, et un excellent exemple de journalisme scientifique bien fait, «L’expérience sauvage qui a montré l’évolution en temps réel», par Ed Yong, dans The Atlantic. J’ai particulièrement aimé l’article d’Ed Yong parce que j’ai passé du temps à Valentine, dans le Nebraska, où les recherches ont été achevées. Il fournit une vue amusante et édifiante des interactions entre les habitants et les chercheurs, qui reflète mon expérience.

Pour cette expérience, les chercheurs ont capturé des centaines de souris sauvages avec une fourrure de couleur différente et les ont placées dans de grands enclos construits sur du sable de couleur claire ou sur un sol de couleur sombre. Après seulement trois mois, beaucoup de souris à la fourrure colorée qui ne se confondaient pas avec leur environnement avaient été dévorées par les hiboux.

Les chercheurs ont séquencé le gène Agouti, connu pour contribuer à la couleur de la fourrure, pour chaque souris. Ils ont découvert sept mutations d'Agouti entraînant des variations de couleur de pelage et ont pu corréler chaque mutation avec la probabilité de survie. Ils ont découvert une mutation qui rendait les souris beaucoup moins susceptibles de survivre sur un sol de couleur sombre. Sans surprise, la mutation a eu pour résultat une fourrure plus claire, rendant ces souris faciles à cibler pour les hiboux sur un fond sombre. En une génération, cette mutation est devenue courante dans la population sur du sable clair et rare dans la population sur un sol sombre. Ils poursuivent cette expérience pour voir comment cela se passe pour les générations futures et pour séquencer tout le génome de chaque souris afin de rechercher d'autres variations génétiques affectant la survie.

Cette souris de couleur sombre sur la neige blanche est une proie facile. Par Lynn_Bystrom

Différents types de changements peuvent entraîner une vulnérabilité soudaine aux prédateurs. Dans le cas des souris de couleur claire, leur environnement a changé. Ils avaient précédemment trouvé un créneau optimal pour leur survie et ont été forcés de pénétrer dans un nouveau créneau pour lequel ils étaient génétiquement inadéquats. Cela me fait penser à la triste vérité que de nombreuses niches environnementales sont détruites par l'activité humaine. Les espèces qui ont évolué pour survivre dans ces niches sont soudainement déplacées et beaucoup d’entre elles mourront.

De manière générale, un changement soudain dans la disponibilité des niches (gain ou perte), associé à un taux de mortalité accru dû aux prédateurs, à l'exposition aux éléments ou à l'infection, peut entraîner un enrichissement rapide de certains traits génétiques. Cela ne fonctionne que s'il existe une variation génétique dans la population et qu'au moins un petit sous-groupe de la population possède des traits qui l'aident à survivre. Sinon, l'espèce disparaîtra.

Dans le cas des céphalopodes sans armure, la forme de leur corps a changé. Ils ont dû utiliser de nouveaux créneaux qui leur étaient auparavant inaccessibles et développer des comportements intelligents pour échapper à la capture. La disparition massive à laquelle ils ont dû faire face a probablement entraîné un enrichissement rapide de certains traits génétiques favorables, y compris l'intelligence.

Les êtres humains sont-ils spéciaux?

Oui bien sûr. Nous sommes arrogants en supposant que notre intelligence dépasse de loin celle des autres animaux, au point que nous avons du mal à reconnaître l'intelligence animale, mais que les êtres humains ont clairement un avantage intellectuel. Une question intéressante est: qu'est-ce qui nous différencie des autres espèces intelligentes?

Je crois que notre capacité à transmettre des informations d’une génération à l’autre nous permet d’obtenir beaucoup plus. Les informations auxquelles nous contribuons et que nous conservons au cours de notre vie durent au-delà de notre existence biologique, de sorte que la génération suivante puisse exploiter ce que nous avons trouvé et continuer à en tirer parti.

Dans The Only Harmless Great Thing, l'auteur Brooke Bolander imagine la vie intérieure d'éléphants intelligents et matriarcaux. Elle souligne magnifiquement l’importance de la sagesse partagée du point de vue d’un éléphant:

«Sans histoires, il n'y a pas de passé, pas d'avenir, pas de nous. Il y a la mort. Il n'y a rien, une nuit sans lune ni étoiles.
“Fantaisie d'éléphant marchant dans un vaisseau spatial” par MATJAZ SLANIC

En effet, les histoires sont un moyen de transmettre des informations d’une génération à l’autre, créant ainsi un savoir commun, ou «nous». Les êtres humains ont probablement commencé à partager des informations par le biais de traditions orales, transmettant ainsi des histoires importantes de génération en génération par le biais de bouche.

Finalement, nous avons développé des technologies pour préserver les histoires et les informations en dehors de nos esprits. Les plus anciennes preuves de documents écrits sont des tablettes de pierre gravées datées de 3500 av. Puis vint le papyrus, daté de 2500 av. Passez à l’époque actuelle, où notre technologie de l’information enregistre non seulement des informations, mais augmente également notre capacité à récupérer et à traiter des informations bien au-delà de ce que notre cerveau pourrait faire.

L'intelligence des êtres humains n'est plus limitée par la biologie et notre «Nous» est plus que ce que chacun d'entre nous pourrait apprendre de toute une vie. La nuit est brillante d'étoiles que nous avons cartographiées et étudiées à travers de nombreuses générations, et cette information est accessible à quiconque souhaite l'apprendre.

Si un dauphin pouvait tenir un stylo, il pourrait en être de même pour eux. Bien sûr, le précurseur des histoires est la langue. Les animaux communiquent clairement. Leur langage est-il limité aux avertissements des prédateurs, à l’attraction des compagnons et à l’emplacement de la progéniture, ou ont-ils plus à dire?

On pense que seules quelques espèces sont capables d'apprendre de nouvelles vocalisations: humains, dauphins, baleines, phoques, éléphants, chauves-souris et plusieurs espèces d'oiseaux. Ce nombre peut augmenter lorsque nous commençons à rechercher des preuves d'apprentissage vocal chez davantage d'espèces. L'apprentissage vocal est la base du développement du langage. Si nous sommes capables de décoder le langage animal, nous serons en mesure de savoir s’ils ont des histoires à raconter. S'ils le font, nous pouvons peut-être leur tenir le stylo.

Merci d'avoir lu

Je veux écrire des livres! Soutenez mes efforts en vous inscrivant à ma liste de diffusion. En retour, vous recevrez une lettre d'information mensuelle avec des liens vers mes dernières histoires et du contenu spécialement conçu pour vous. S'inscrire maintenant.