VIE ARTIFICIELLE QU'EST-CE QUE LA VIE ARTIFICIELLE ?

VIE ARTIFICIELLE QU'EST-CE QUE LA VIE ARTIFICIELLE ? « La vie artificielle est l'étude des systèmes artificiels qui ont les comportements caractéristiques des systèmes vivants naturels. C'est une tentative d'expliquer la vie dans toutes ses manifestations, sans restriction aux exemples particuliers qui ont évolué sur la Terre, à l'aide d'expériences biologiques et chimiques, de simulations sur ordinateur et de spéculations théoriques ... Sa fin ultime est d'extraire la forme logique des systèmes vivants ». Cette citation est tirée de l'annonce de la première « Artificial Life Conference », qui s'est tenue au grand centre de recherche de Los Alamos, aux États-Unis, en septembre 1987. Ainsi naissait un système de théories et de modèles scientifiques, la vie artificielle, qui stimula et stimule encore de nouvelles directions de recherche dans des domaines aussi différents que la génétique, la biologie évolutionniste, l'embryologie, l'éthologie, la chimie, l'ingénierie logicielle et l'intelligence artificielle. Comme de nombreuses autres évolutions de la science la plus récente, la vie artificielle a pu essentiellement se développer grâce aux nouvelles possibilités de simulation et d'expérimentation offertes par l'ordinateur. L'idée, en effet, est que pour comprendre ce qu'est la vie, il n'y a pas de meilleure façon que d'essayer de la simuler, ou même de la recréer. Si la biologie moléculaire a révélé l'unité et l'origine commune de tous les organismes vivants de notre planète, malgré l'extraordinaire variété de formes sous lesquelles elle peut se présenter, la vie artificielle se propose, elle, de découvrir dans quelles conditions un phénomène de ce genre peut se produire, et de quelle façon on peut utiliser pour d'autres buts les formes logiques à l'oeuvre chez les êtres vivants. Il y a deux prémisses principales à l'élaboration des différents modèles de vie artificielle. La première est que la complexité véritablement extraordinaire des phénomènes biologiques est le résultat de l'action commune de règles simples (codifiées, dans la nature, dans l'ADN, et dans un ordinateur, sous la forme d'instructions). En d'autres termes, la complexité est une propriété émergeante qui dérive de la capacité d'auto-organisation. Tout comme il n'y a pas de but dans l'évolution biologique, il n'y a pas non plus de chefs d'orchestre dans les systèmes vivants. Il s'ensuit qu'il est possible d'identifier ces règles et de les appliquer à quelques-uns des phénomènes et des processus typiques des êtres vivants dans d'autres secteurs. Malgré l'immense masse de connaissances accumulées par les sciences biologiques, aucune définition du terme « vie » parvenant à inclure tout ce que nous sommes habitués à considérer comme vivant, et cela seulement, n'a été proposée jusqu'à présent. La seconde prémisse est que ce qui distingue vraiment le vivant du non-vivant est la capacité d'utiliser l'information (codifiée génétiquement, au moins pour les « vrais » êtres vivants) pour se reconstruire, chercher les ressources dont il a besoin, évoluer et apprendre. Bref, la vie ne serait pas une propriété de la matière mais de l'organisation de la matière. Que ce processus informationnel soit fondé sur la chimie du carbone, comme c'est le cas sur notre planète depuis plusieurs milliards d'années, ou bien qu'il existe uniquement dans la mémoire d'un ordinateur, cela n'a pas d'importance. 1 Mais qu'ont en commun les organismes créés in silico, c'est-à-dire réalisés par l'homme dans la mémoire d'un ordinateur, avec les organismes qui existent in vivo ? Les premiers sont-ils seulement des simulations, dont le comportement n'a qu'une ressemblance superficielle avec celui des « véritables » organismes, ou bien les deux organismes partagent-ils la même logique interne ? Pour répondre à ces questions, il est nécessaire de remonter à l'origine de l'idée de vie artificielle, à un filon de recherches qui a été ouvert à la fin des années 40 par le grand mathématicien John von Neumann (1903-1957), père entre tant d'autres choses de l'ordinateur numérique. LES AUTOMATES LES PREMIERS AUTOMATES Dans les années où John von Neumann commença ses recherches, on venait juste de démontrer que le siège de l'information dans la cellule est l'ADN, mais on ne savait encore rien de la façon dont cette information est codifiée, exprimée et dont elle évolue dans le temps. En termes biologiques, on ne savait absolument rien de la façon dont cette série d'instructions que nous appelons génotype donne lieu à des organismes complets faits de cellules, d'organes et d'appareils, et dotés d'un métabolisme. Une ignorance qui, dans une large mesure, demeure encore aujourd'hui. Pour comprendre quelle est l'organisation logique d'un être vivant capable de se reproduire (c'est-à-dire en mesure de reproduire un autre objet du même niveau de complexité), von Neumann conçut un modèle extrêmement simplifié d'organisme, un automate. À ses yeux, en effet, un être vivant n'était qu'une machine particulièrement compliquée et souple. Un automate est une machine dont le comportement doit être, en termes mathématiques, en mesure d'élaborer de l'information, et qui agit en appliquant les données reçues du monde extérieur, à la lumière des instructions au moyen desquelles elle a été programmée. Le premier automate imaginé par von Neumann était doté de la capacité de se reproduire. Il était constitué d'un ordinateur, d'un élément manipulateur apte à en exécuter les ordres, d'un outil destiné à unir des parties et d'un autre à les diviser, d'un capteur qui pouvait envoyer à l'ordinateur les informations sur le milieu extérieur, et d'une mémoire. Naturellement, il s'agissait d'une abstraction, mais von Neumann imagina qu'une machine semblable, mise dans un milieu offrant en quantité les différentes pièces dont elle était constituée, aurait construit d'autres copies d'elle-même, lesquelles à leur tour en auraient construit d'autres. D'éventuelles erreurs dans l'une des constructions auraient pu être comparées à des mutations, et tout le processus aurait pu être comparé à une espèce d'évolution biologique. Le schéma conceptuel d'un automate de ce type était exactement ce que, dans les années suivantes, les biologistes moléculaires devaient découvrir dans les organismes vivants : une molécule d'ADN qui codifie une série d'instructions pour la construction d'un nouvel organisme, un mécanisme pour sa réplication, un autre pour son expression, et une forme de contrôle sur l'organisme par le milieu. Le fait qu'une machine de ce genre ne pouvait pas être réellement construite au moyen de la technologie de l'époque (et pas même avec la technologie actuelle) 2 n'avait aucune importance. Le principal était d'établir quelle logique pouvait soustendre la reproduction des êtres vivants. AUTOMATES CELLULAIRES Toutefois, le fait que sa théorie restait une abstraction pure ne satisfaisait pas von Neumann. C'est pourquoi, sur une suggestion du mathématicien Stanislaw Ulam (1909-1984), il transforma sa machine et l'appela « automate cellulaire ». Imaginons une grille, une espèce d'échiquier de grandes dimensions. Chaque carré de cet échiquier est une cellule, c'est-à-dire une machine logique très simple qui change d'état à intervalles temporels réguliers, sur la base de l'état des cellules environnantes et de ses propres instructions internes. Un automate cellulaire est un groupe de cellules de ce type. L'automate cellulaire de von Neumann était constitué de 200 000 cellules, chacune pouvant se trouver en vingt-neuf états différents, exprimés par autant de couleurs. La forme était celle d'une boîte carrée de 80 cellules de largeur et de 400 cellules de longueur, contenant les fonctions essentielles de l'organisme, et par une longue file de 150 000 cellules qui en constituait l'information génétique. La couleur de chaque cellule déterminait l'état de l'organisme à tout instant. À chaque intervalle de temps prédéterminé, chaque cellule changeait d'état sur la base de l'...