Le principe de Karl Friston de l'énergie libre peut être l'idée la plus complète depuis la théorie de la sélection naturelle de Charles Darwin. Mais pour le comprendre, il faut se pencher sur l'esprit de Friston lui-même.
Lorsque le roi d'Angleterre, George III, vers la fin du règne, a commencé à montrer des signes de comportement maniaque vif, les rumeurs de la folie du roi se sont rapidement répandues parmi le peuple. Une légende raconte que George a tenté de serrer la main d'un arbre, croyant avoir vu devant lui le roi de Prusse. Un autre a décrit comment il avait été secrètement transporté dans un immeuble de Queen Square à Bloomsbury, à Londres, pour le traiter avec ses sujets. Il est également allégué que son épouse, la reine Charlotte du Mecklembourg-Strelitzkaya, a loué une cave entière dans un pub local pour stocker des fournitures pour le roi pendant qu'il était sous la garde de médecins.
Plus de deux siècles plus tard, cette histoire de Queen Square est encore courante dans les guides de Londres. Que ce soit vrai ou non, cet endroit s'y est adapté au fil des ans. La statue en métal de Charlotte se dresse sur le bord nord de la place; le pub du coin s'appelle le
Royal Pantry ; et une place calme sur la place est entourée de personnes qui travaillent avec le cerveau et de personnes dont il faut travailler le cerveau. L'hôpital national de neurologie et de neurochirurgie - où la royauté moderne peut également se faire soigner - s'élève dans l'un des coins de Queen Square, et son périmètre est désigné par les laboratoires de recherche en neurosciences de l'University College London. En juillet dernier, des dizaines de patients du service neurologique avec leurs proches ont passé toute une semaine par beau temps dans un parc calme sur des bancs en bois au bord de la pelouse.
Un lundi typique, Carl Freestone arrive à Queen Square à 12 h 25 et fume une cigarette dans le jardin à côté de la statue de la reine Charlotte. Freestone, qui a une silhouette légèrement voûtée avec des cheveux gris épais, travaille en tant que directeur scientifique du légendaire laboratoire d'imagerie fonctionnelle de l'University College London, et est connu de tous les employés de la FIL. Après avoir fini avec une cigarette, Friston se dirige vers le côté ouest de la place, entre dans le bâtiment de calcaire et de brique, et se rend au public au quatrième étage, dans lequel il peut y avoir de deux à deux douzaines de personnes qui attendent qu'il regarde le mur blanc. Freestone aime venir cinq minutes plus tard, donc tout le monde est déjà réuni.
Ses paroles de bienvenue pour ce groupe de personnes pourraient bien être la première déclaration significative de la journée, car Freestone préfère ne pas parler avec d'autres personnes avant midi. (Par conséquent, à la maison, il communique avec sa femme et ses trois fils à l'aide de sourires conditionnels et de grognements). Il rencontre également rarement des personnes en tête-à-tête. Il préfère les réunions ouvertes comme celle-ci, où les étudiants, les post-doctorants et les membres du public qui veulent obtenir l'évaluation par les pairs de Friston - et il y a tellement de gens ridicules ces dernières années - ont la possibilité de se tourner vers ses connaissances. «Il pense que si une personne a des idées ou une question ou un projet, la meilleure façon de le savoir est de rassembler tout le groupe et de l'écouter afin que chacun ait la possibilité de poser une question et de participer à la discussion. Ensuite, ce qu'une personne apprend, tout le monde le saura », explique David Benrimo, psychiatre au résident de l'Université McGill qui travaille avec Freestone depuis un an. «C'est très inhabituel. Ce qui est caractéristique de Karl. "
Lundi, au début de chaque réunion, tous les membres d'un cercle posent leurs questions. Freestone marche lentement en rond, écoutant les gens - ses lunettes glissent sur le bout de son nez, car il incline toujours la tête pour voir l'orateur. Il répond ensuite tour à tour aux questions posées pendant plusieurs heures. "Un gentleman de l'
ère victorienne , avec des manières et des goûts victoriens", comme un ami de Friston l'a décrit, il répond poliment et rapidement aux questions les plus stupides. Ces sessions de questions et réponses - que j'ai commencé à appeler des réunions «Ask Carl» - sont des exemples notables d'endurance, de mémoire, d'horizons plus larges et de pensée créative. Souvent, ils se terminent lorsque Friston part pour son minuscule balcon en métal, qui dépasse de son bureau, pour une autre pause de fumée.
Pour la première fois, Friston est devenu une légende dans le monde universitaire, développant bon nombre des outils les plus importants qui ont permis à la science d'étudier le cerveau. En 1990, il a inventé le balisage paramétrique statistique, une technologie de calcul qui permet, comme l'a dit un neuroscientifique, de «pousser» les images du cerveau sous une forme standard afin que les chercheurs puissent comparer l'activité se produisant à l'intérieur de différents crânes. À partir de cette technologie, la morphométrie du voxel, une technologie d'imagerie qui a été utilisée dans une étude célèbre, a été utilisée pour démontrer que l'arrière de l'hippocampe des chauffeurs de taxi de Londres a grandi à mesure qu'ils acquéraient des connaissances (pour obtenir un permis de chauffeur de taxi à Londres, les chauffeurs doivent apprendre 320 itinéraires et de nombreuses attractions à l'intérieur 6 miles de Charing Cross. Ce processus comprend un examen écrit et quelques oraux).
Une étude publiée dans la revue Science en 2011 a utilisé une autre technologie pour analyser les images du cerveau créées par Friston - la modélisation causale dynamique - pour déterminer si les personnes atteintes de lésions cérébrales graves ont une activité de conscience minimale ou uniquement végétative.
Lorsque Freestone a été admis à la Royal Science Society en 2006, le monde scientifique l'a décrit comme «révolutionnaire» dans ses effets sur la recherche sur le cerveau, mentionnant que plus de 90% des travaux publiés liés à l'imagerie cérébrale utilisaient des méthodes qu'il avait inventées. Il y a deux ans, l'Institut Allen pour l'étude de l'intelligence artificielle, dirigé par le pionnier de l'IA Oren Etzioni, a calculé que Freestone est le neuroscientifique le plus cité au monde. Son
indice de Hirsch , une métrique utilisée pour mesurer l'impact des publications d'un chercheur, est presque le double de celui d'Albert Einstein. L'an dernier, Clarivate Analytics, qui depuis deux décennies a prédit avec succès les futurs lauréats du prix Nobel de science, a placé Freestone parmi les trois lauréats les plus probables dans les catégories physiologie ou médecine.
Il est à noter qu'une petite partie des chercheurs en pèlerinage pour rencontrer Friston, veulent lui parler des images du cerveau. Au cours des dix jours de cet été, Friston a donné des conseils à des astrophysiciens, plusieurs philosophes, programmeurs travaillant à créer un concurrent plus personnalisé Amazon Echo, le chef du département d'IA de la plus grande compagnie d'assurance, un neuroscientifique qui développe des aides auditives améliorées et un psychiatre, dont la startup utilise l'apprentissage automatique pour aider à traiter la dépression. . Et la plupart d'entre eux ont fini par comprendre quelque chose de complètement différent.
Au cours des dix dernières années, Friston a consacré la plupart de son temps et de son énergie à développer l'idée, qu'il appelle le «principe de l'énergie libre». (Friston décrit son travail lié à l'imagerie cérébrale, tout comme un musicien de jazz décrirait son travail de bibliothécaire). Friston estime que cette idée à lui ne décrit ni plus ni moins comme le principe d'organisation de toute vie, y compris l'intelligence. "Si vous êtes vivant, quel comportement devez-vous adopter?" - Il essaie de répondre à une telle question.
La mauvaise nouvelle: le principe de l'énergie gratuite est incroyablement difficile à comprendre. C’est si difficile que des pièces entières de personnes très, très intelligentes ont essayé de le faire, mais n’ont pas pu. Il y a même un
compte Twitter avec 5000 abonnés qui ne fait que se moquer de son imprécision, et presque toutes les personnes avec qui j'en ai discuté, y compris les chercheurs dont le travail en dépend, m'ont dit qu'elles ne le comprenaient pas complètement.
Cependant, souvent, les mêmes personnes ajoutent à la hâte que le principe de l'énergie gratuite, en substance, raconte une histoire simple et résout une simple énigme. La deuxième loi de la thermodynamique dit que l'Univers tend à augmenter l'entropie, à se décomposer, cependant, les êtres vivants lui résistent violemment. Chaque matin, nous nous réveillons, presque la même personne que nous étions la veille, avec une séparation claire des cellules et des organes entre nous et le reste du monde. Comment ça se passe? Le principe de l'énergie libre de Friston dit que toute vie à toutes les échelles d'organisation - des cellules individuelles au cerveau humain avec des milliards de neurones - est entraînée par un impératif universel, qui peut être réduit à une fonction mathématique. Il dit qu'être vivant signifie agir de manière à réduire l'écart entre vos attentes et les informations provenant des sens. Ou, selon les mots de Friston, pour minimiser l'énergie libre.
Pour imaginer les conséquences potentielles de cette théorie, il suffit de regarder les personnes apparaissant au seuil du FIL lundi matin. Certains d'entre eux veulent utiliser le principe de l'énergie gratuite pour combiner les théories de l'esprit, fournir une nouvelle base à la biologie et expliquer la vie. D'autres espèrent que ce principe fournira enfin à la psychiatrie une compréhension fonctionnelle du cerveau. D'autres viennent avec le désir d'utiliser les idées de Friston pour sortir des impasses dans la recherche sur l'IA. Mais ils ont tous une raison commune d'être ici, que la seule personne qui comprend vraiment le principe de l'énergie libre de Karl Friston est Karl Friston.
Au bureau de FreestoneFreestone n'est pas seulement l'un des scientifiques les plus influents dans son domaine; il est aussi le plus prolifique. À 59 ans, il travaille tous les soirs et tous les jours de repos, et a publié plus de 1000 articles scientifiques depuis 2000. Ce n'est qu'en 2017 qu'il était l'auteur principal ou le co-auteur de 85 publications, soit environ une tous les quatre jours.
Mais de son point de vue, un tel échappement n'est pas seulement le résultat d'une éthique de travail ambitieuse, mais aussi un signe du désir d'évasion brutale.
Freestone trace une ligne soigneusement gardée entre le monde extérieur et l'intérieur, protégeant ce dernier des intrusions, dont beaucoup, apparemment, sont associées au "souci d'autrui". Il préfère que les conversations privées soient sur scène, en gardant les autres à une distance confortable. Il n'a pas de téléphone portable. Il porte toujours des chemises bleues, qu'il achète en deux au magasin de vente. Il considère que les violations de sa routine hebdomadaire à Queen Square sont "troublantes", alors il essaie d'éviter de rencontrer d'autres personnes, disons lors de conférences internationales. Il n'aime pas défendre ses idées.
En même temps, Friston explique clairement et franchement pourquoi il est engagé dans la science. Il trouve cela incroyablement rassurant - quelque chose de similaire à une pause fumée - s'il parvient à se lancer dans une tâche difficile qui prend des semaines à résoudre. Il écrit de manière expressive sur son obsession de trouver des moyens d'intégrer, d'unir et de simplifier le bruit du monde, qu'il avait un penchant pour un enfant.
Friston pense que son chemin vers la découverte du principe de l'énergie gratuite a commencé par une chaude journée d'été à l'âge de 8 ans. Lui et sa famille vivaient dans la ville anglaise fortifiée de Chester, près de Liverpool, et sa mère l'a en quelque sorte envoyé jouer dans le jardin. Il retourna la vieille bûche et trouva plusieurs poux de bois en dessous - de petits insectes avec un squelette externe ressemblant à un tatou - qui se déplaçaient au hasard, comme il lui semblait au début, à la recherche d'un abri et de l'obscurité. Après les avoir regardés pendant une demi-heure, il a conclu qu'ils ne cherchaient pas vraiment une ombre. «C'était une illusion», explique Friston. "Un fantasme que j'ai décidé de considérer."
Il s'est rendu compte que les mouvements des poux de bois n'avaient pas de but spécifique, du moins pas dans le sens où une personne a un but, à cause de laquelle elle s'assoit dans la voiture et fait des affaires. Les mouvements des créatures étaient aléatoires; ils se déplaçaient simplement plus vite, réchauffés par le soleil.
Freeston appelle cela sa première conjecture scientifique, le moment où «toutes ces explications artificielles et anthropomorphiques du but, de la survie, et tout cela, ont tout simplement disparu à l'arrière-plan», dit-il. "Et je devais juste regarder ce qui se passait." D'une certaine manière, cela n'aurait pas pu se produire autrement. »
Le père de Friston était un ingénieur civil travaillant à la construction de ponts dans toute l'Angleterre, et sa famille a déménagé après lui. Au cours des dix premières années seulement, Freestone a fréquenté six écoles différentes. Ses professeurs ne savaient souvent pas quoi faire de lui, et il gagnait la plus grande partie de sa fragile estime de soi en résolvant lui-même ses problèmes. À l'âge de 10 ans, il a développé un robot auto-correcteur qui, en théorie, pourrait se déplacer sur une surface inégale, déplacer un verre d'eau et utiliser des entraînements électriques autoréglables avec rétroaction et niveaux de mercure. L'école a même invité un psychologue à demander au garçon comment il en était venu à cette idée. «Tu es très intelligent, Karl», a assuré sa mère à Freestone, et pas la dernière fois. "Ne laissez personne d'autre dire le contraire." Il a dit qu'il ne la croyait pas.
Adolescent, Friston a vécu un autre moment, semblable à regarder des poux de bois. Il est retourné dans sa chambre, après avoir fini de regarder la télévision, et a remarqué une cerise en fleurs à l'extérieur de la fenêtre. Il a été subitement frappé par une pensée qui ne l'a pas lâché depuis lors. Il doit y avoir un moyen de tout comprendre, à partir de rien, pensa-t-il. "Si je peux commencer à partir d'un point dans l'Univers entier, puis-je obtenir tout ce dont j'ai besoin?" Il resta allongé sur le lit pendant des heures, faisant ses premiers essais dans cette direction. "De toute évidence, je les ai complètement ratés", dit-il.
Vers la fin du secondaire, Friston et ses camarades de classe sont devenus des sujets dans une première expérience impliquant l'étude psychologique de la personnalité à l'aide d'ordinateurs. On leur a posé des questions, dont les réponses ont été perforées dans des cartes perforées, et les ont passées sur des ordinateurs afin de choisir la carrière idéale pour les écoliers. Freeston a décrit à quel point il aimait l'électronique et la solitude dans la nature, alors l'ordinateur lui a proposé d'installer des antennes de télévision. Cette option ne lui a pas semblé appropriée, alors il est allé voir un conseiller d'orientation scolaire et a dit qu'il aimerait étudier le cerveau dans le contexte des mathématiques et de la physique. Le consultant a dit à Friston qu'il devrait devenir psychiatre, ce qui, à la frustration de Friston, signifiait qu'il devrait étudier la médecine.
Friston et le consultant ont confondu la psychiatrie avec la psychologie, ce qu'il aurait probablement dû faire en réalité. Mais l'erreur s'est avérée utile, car elle a dirigé Friston sur le chemin de l'étude de l'esprit et du corps, vers l'une des expériences qui ont le plus façonné sa vie.
Après avoir terminé ses études de médecine, Friston a déménagé à Oxford et a passé deux ans en tant que stagiaire au Littlemore Victorian Hospital. L'hôpital a été fondé dans le cadre de la "loi sur le somnambulisme" en 1845 [après quoi les personnes souffrant de maladie mentale étaient traitées plus comme des patients hospitalisés et moins comme des criminels et des parias blottis dans des "abris" / env. trad.], et était à l'origine destiné à aider à transférer tous les «pauvres somnambules» des lieux de travail aux hôpitaux. Au milieu des années 1980, lorsque Freeston s'y est installé, c'était l'un des derniers abris laissés dans les arrière-cours des villes anglaises.
Friston a été assigné à un groupe de 32 schizophrènes chroniques, les patients les plus désagréables de Littlemore, dont le traitement signifiait simplement une conclusion. Pour Friston, rappelant ses patients avec une nostalgie évidente, c'était une aide claire à la facilité avec laquelle les connexions du cerveau sont rompues. «C'était un excellent endroit pour travailler», dit-il. "Une petite communauté de psychopathologie intense et colorée."
Deux fois par semaine, il dirigeait des séances de thérapie de groupe de 90 minutes au cours desquelles les patients triaient leurs maladies ensemble - quelque chose qui rappelle les réunions «demandez à Carl» d'aujourd'hui. Le groupe comprenait des personnages colorés qui, même 30 ans plus tard, inspirent toujours les processus mentaux de Friston. Hilary était là (les noms des patients ont changé), ce qui semblait pouvoir incarner le chef principal de la série «
Downton Abbey », mais avant d'arriver à Littlemore, décapiter son voisin avec un couteau de cuisine, car elle a été impressionnée par ce qu'il est devenu un corbeau diabolique de la taille d'un homme.
Il y avait Ernest, qui avait un faible pour les cardigans aux couleurs pastel de Marks & Spencer et les baskets assorties, et était "le pédophile le plus incorrigible et débridé de tout ce que vous pouvez imaginer", explique Friston.
Il y avait aussi Robert, un jeune homme agile qui pouvait étudier à l'institut s'il ne souffrait pas de schizophrénie grave. Il était obsédé par le raisonnement sur la merde des anges; il a demandé si cette substance était une malédiction ou une bénédiction, si elle était visible à l'œil humain, et que des questions similaires ne se posaient pas à d'autres personnes. Freestone croyait que le concept même de merde angélique était un miracle. Il a montré la capacité des personnes atteintes de schizophrénie à élaborer des concepts qui ne sont pas si facilement accessibles aux personnes dont le cerveau fonctionne de manière plus familière.
"Il est extrêmement difficile de trouver quelque chose comme de la merde d'ange", dit Freestone avec quelque chose qui ressemble à de l'admiration. "Je ne réussirais pas."Après Littlemore, Friston a passé la majeure partie du début des années 1990 à utiliser une technologie alors relativement nouvelle - la tomographie par émission de positons - pour essayer de comprendre ce qui se passait dans le cerveau des personnes atteintes de schizophrénie. En cours de route, il a inventé le balisage paramétrique statistique. Friston était fermement convaincu que la technologie devait être librement partagée, non brevetée et monétisée (ce qui était inhabituel pour l'époque), ce qui explique pourquoi cette technique s'est répandue si largement. Friston pourrait voler à l'autre bout du monde - aux National Institutes of Health de Bethesda, par exemple - pour partager la technologie avec d'autres chercheurs. «Moi, littéralement, avec un morceau de film biométrique, je suis monté dans un avion, je l'ai conduit là-bas, je l'ai téléchargé, j'ai passé toute la journée à essayer de le faire fonctionner, j'ai appris à quelqu'un à travailler avec,puis il est rentré chez lui pour se reposer », explique Friston. "C'est ainsi que fonctionnaient les logiciels open source à l'époque."Friston est arrivé à Queen Square en 1994, et pendant plusieurs années consécutives, son bureau au FIL a été situé à quelques mètres du département neurobiologique de Gatsby Computing. Ce département - dans lequel les chercheurs étudient les théories de la perception et de l'apprentissage des êtres vivants et des machines - était alors dirigé par son fondateur, psychologue cognitif et informaticien Joffrey Hinton. FIL a acquis une réputation de principal laboratoire dans le domaine de l'imagerie cérébrale, et Gatsby est devenu un camp d'entraînement pour les neuroscientifiques intéressés à appliquer des modèles mathématiques à l'étude du système nerveux.Freestone, comme beaucoup d'autres, a contracté «l'enthousiasme enfantin» de Hinton pour des modèles statistiques complètement non enfantins et s'est lié d'amitié avec lui.Au fil du temps, Hinton a convaincu Froiston que la meilleure façon d'imaginer le cerveau était de le considérer comme une machine probabiliste bayésienne. Cette idée vient du 19ème siècle et des travaux de Hermann von Helmholtz , et que le cerveau organise les calculs et les sensations par la méthode probabiliste, faisant constamment des prédictions et ajustant le point de vue en fonction de l'apport des sens. Selon la vue actuelle la plus populaire, le cerveau est une «machine à conclusion» qui cherche à minimiser les «erreurs de prédiction».En 2001, Hinton a quitté Londres, s'est installé à l'Université de Toronto, où il est devenu l'une des figures les plus importantes dans le domaine de l'intelligence artificielle, jetant les bases de la plupart des études modernes dans le domaine de l'apprentissage profond.Mais avant son départ, Friston est venu à Gatsby pour la dernière fois lors d'une visite à un ami. Hinton a décrit une nouvelle technologie qu'il a inventée qui permet aux programmes informatiques d'émuler plus efficacement la prise de décision humaine - c'était le processus d'intégration des données d'entrée de nombreux modèles probabilistes, connu aujourd'hui dans l'apprentissage automatique comme le «résultat expert».La réunion a frappé Freestone. Il a été inspiré par les idées de Hinton et, dans le cadre de sa collaboration intellectuelle, lui a envoyé un ensemble de ses notes sur son idée de combiner les propriétés anatomiques, physiologiques et psychologiques apparemment non connectées du cerveau. Friston a publié ces notes en 2005 - ce fut la première d'une douzaine d'œuvres dans lesquelles il développera son principe de l'énergie libre.
Couverture avec un portraitAndrei Markov dans le bureau de Karl Friston: «garde vos conditions internes au chaud depuis 1856»