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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