Capsule outil: Similitudes et différences entre le cerveau et l'ordinateur
Outre les analogies mais aussi les différences entre mémoire vive d'ordinateur et mémoire de travail du cerveau humain, ainsi que disque dur et mémoire à long terme (voir capsule outil ci-bas), des ressemblances sont souvent rapportées entre ordinateur et cerveau. Qu'en est-il au juste ? Se pourrait-il que nos amis soient au fond de "faux-amis" ?
Digital versus analogue
La grande majorité des ordinateurs sont digitaux, c'est-à-dire qu'ils effectuent leurs opérations à partir d'états discrets d'un système binaire ne comportant que deux états possibles, "on" ou "off ", ou si l'on préfère des "0" et des "1". Contrairement au codage analogique des anciens disques de musique en vinyle par exemple (où c'était les variations continues du contour des sillons qui codait l'information), le codage digital permet une plus grande fidélité puisque toutes les inévitables petites erreurs de lecture sont automatiquement éliminées en autant qu'elles ne sont pas suffisamment grandes pour faire changer un 0 pour un 1.
Le cerveau humain fonctionne-t-il de manière analogue ou digitale ? Force est d'admettre qu'il possède les deux modes de fonctionnement. En effet, un neurone peut émettre ou non un potentiel d'action qui est un processus de type " tout ou rien ". En ce sens, il a un comportement digital. Ceci dit, la fréquence avec laquelle un neurone émet des potentiels d'action, elle, est variable, ce qui lui donne une propriété de système analogique.
Mais le fonctionnement du neurone est aussi analogue d'une autre façon: par la sommation continuelle des différents potentiels excitateurs et inhibiteurs qui s'opère un peu partout de manière analogique sur sa membrane, résultat des nombreux influx nerveux qu'il reçoit constamment d'autres neurones. L'état de polarisation de la surface membranaire complexe de l'arbre dendritique d'un neurone varie donc continuellement de manière analogique selon l'influence de ses nombreuses synapses. Et c'est seulement au niveau du cône d'implantation de l'axone que ce signal analogue est converti en potentiel d'action.
En série versus en parallèle
La plupart des ordinateurs traitent l'information très rapidement, mais de façon sérielle, c'est-à-dire une opération après l'autre. Toute l'information est ainsi traitée par un processeur central qui peut cependant simuler un fonctionnement en parallèle en subdivisant les différentes tâches et en alternant rapidement entre elles.
Les neurones du cerveau sont beaucoup plus lents que les circuits intégrés d'un ordinateur. Mais la puissance du cerveau lui vient du fait que c'est une machine qui opère massivement en parallèle. Il n'y a aucun processeur central dans le cerveau, mais des millions de neurones intégrant des signaux simultanément. Plusieurs grandes régions spécialisées tantôt dans la vision, tantôt dans l'audition ou la planification d'une action fonctionnent en parallèle à tout moment, et même à l'intérieur de chacune de ces régions l'information circule dans des réseaux neuronaux sans organisation sérielle importante.
Enfin, si l'ordinateur sériel peut simuler un fonctionnement en parallèle, le cerveau parallèle peut quant à lui simuler un fonctionnement sériel comme c'est le cas pour le langage parlé et écrit par exemple.
Déterministe versus non déterministe
Les ordinateurs sont des machines déterministes en ce sens que pour une même entrée, ils produisent toujours la même sortie. Cela ne veut pas dire que cette sortie est prévisible. Les ordinateurs peuvent par exemple simuler des systèmes non déterministes en introduisant des variables pseudo-aléatoires. Ou encore, utiliser des équations de la physique du chaos où les résultats de processus déterministes peuvent être grandement influencés par des variations infimes des conditions initiales.
Le cerveau, pris globalement, est un système non déterministe. Pour la simple et bonne raison qu'il n'est jamais tout à fait le même d'un moment à un autre. De nouvelles synapses se forment, se renforcent ou s'affaiblissent à tout moment en fonction de l'usage qu'on en fait, et par conséquent une entrée ne produira jamais exactement la même sortie. Toutefois, les processus physico-chimiques qui sous-tendent l'activité cérébrale sont, eux, considérés comme déterministes.
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