Les récents progrès de l’intelligence artificielle (IA), comme le développement des IA génératives avec l’apparition de ChatGPT en novembre 2022, ont soulevé beaucoup d’interrogations, d’espoirs, et de craintes. Courant printemps 2023, le Congrès américain a auditionné OpenAI, la société ayant développé ChatGPT et l’Union européenne vient d’adopter son premier texte législatif au sujet de l’IA.

Dans les parlements comme sur les réseaux sociaux, les rapides progrès de l’IA animent les discussions. À l’avenir, à quels impacts faut-il s’attendre sur notre société ? Pour tenter de répondre à cette question de manière dépassionnée, nous proposons de regarder ce qui s’est passé dans un secteur qui a déjà connu l’arrivée et la victoire de l’IA sur les capacités humaines : les échecs. La machine y a en effet un niveau supérieur à celui des humains depuis maintenant plus d’un quart de siècle.

Pourquoi le jeu d’échecs comme indicateur ?

Depuis les débuts de l’informatique, les échecs ont été utilisés comme un indicateur des progrès logiciels et matériels. C’est un jeu intéressant à de multiples niveaux pour étudier les impacts des IA sur la société :

1. C’est une activité intellectuelle qui demande différentes compétences : visualisation spatiale, mémoire, calcul mental, créativité, capacité d’adaptation, etc., compétences sur lesquelles l’IA vient concurrencer l’esprit humain.
2. Le jeu n’a pas changé depuis des siècles. Les règles sont bien établies et cela donne une base stable pour étudier l’évolution des joueurs.
3. Il est possible de mesurer la force des machines de manière objective et de comparer ce niveau à celui des humains avec le classement Elo.
4. Le champ d’études est restreint : il est clair que les échecs ne sont qu’un tout petit aspect de la vie, mais c’est justement le but. Cette étroitesse du sujet permet de mieux cibler les impacts des IA sur la vie courante.
5. Les IA ont dépassé le niveau des meilleurs joueurs humains depuis plus de 20 ans. Il est donc possible de voir quels ont été les impacts concrets sur le jeu d’échecs et la vie de sa communauté, qui peut être vue comme un microcosme de la société. On peut également étudier ces impacts en regard de la progression des IA au cours du temps.

Explorons quelles ont été les évolutions dans le monde des échecs depuis que Gary Kasparov, alors champion du monde en titre, a perdu une partie contre Deep Blue en 1996, puis le match revanche joué en 1997. Nous allons passer en revue plusieurs thèmes qui reviennent dans la discussion sur les risques liés aux IA et voir ce qu’il en a été de ces spéculations dans le domaine particulier des échecs.

Les performances de l’IA vont-elles continuer à augmenter toujours plus vite ?

Il existe deux grandes écoles pour programmer un logiciel d’échecs : pendant longtemps, seule la force brute fonctionnait. Il s’agissait essentiellement de calculer le plus vite possible pour avoir un arbre de coups plus profonds, c’est-à-dire capable d’anticiper la partie plus loin dans le futur.

À partir d’une position initiale, l’ordinateur calcule un ensemble de possibilités, à une certaine profondeur, c’est-à-dire un nombre de coups futurs dans la partie. ©Chris Butner | CC BY-SA

Aujourd’hui, la force brute est mise en concurrence avec des techniques d’IA issues des réseaux de neurones. En 2018, la filiale de Google DeepMind a produit AlphaZero, une IA d’apprentissage profond par réseau de neurones artificiels, qui a appris tout seul en jouant contre lui-même aux échecs. Parmi les logiciels les plus puissants de nos jours, il est remarquable que LC0, qui est une IA par réseau de neurones, et Stockfish, qui est essentiellement un logiciel de calcul par force brute, aient tous les deux des résultats similaires. Dans le dernier classement de l’Association suédoise des échecs sur ordinateur (SSDF), ils ne sont séparés que de 4 points Elo : 3 582 pour LC0 contre 3 586 pour Stockfish. Ces deux manières totalement différentes d’implanter un moteur d’échecs sont virtuellement indistinguables en termes de force.

En termes de points Elo, la progression des machines a été linéaire. Le graphique suivant donne le niveau du meilleur logiciel chaque année selon le classement SSDF qui a commencé depuis le milieu des années 1980. Le meilleur logiciel actuel, LC0, en est à 3586, ce qui prolonge la figure comme on pourrait s’y attendre.

Cette progression linéaire est en fait le reflet d’une progression assez lente des logiciels. En effet, le progrès en puissance de calcul est, lui, exponentiel. C’est la célèbre loi de Moore qui stipule que les puissances de calcul des ordinateurs doublent tous les dix-huit mois.

Cependant, Ken Thompson, informaticien américain ayant travaillé dans les années 80 sur Belle, à l’époque le meilleur programme d’échecs, avait expérimentalement constaté qu’une augmentation exponentielle de puissance de calcul conduisait à une augmentation linéaire de la force des logiciels, telle qu’elle a été observée ces dernières dizaines d’années. En effet, le fait d’ajouter un coup supplémentaire de profondeur de calcul implique de calculer bien plus de nouvelles positions. On voit ainsi que l’arbre des coups possibles est de plus en plus large à chaque étape.

Les progrès des IA en tant que tels semblent donc faibles : même si elles ne progressaient pas, on observerait quand même une progression de la force des logiciels du simple fait de l’amélioration de la puissance de calcul des machines. On ne peut donc pas accorder aux progrès de l’IA tout le crédit de l’amélioration constante des ordinateurs aux échecs.

La réception par la communauté de joueurs d’échecs

Avec l’arrivée de machines puissantes dans le monde des échecs, la communauté a nécessairement évolué. Ce point est moins scientifique mais est peut-être le plus important. Observons quelles ont été ces évolutions.

« Pourquoi les gens continueraient-ils de jouer aux échecs ? » Cette question se posait réellement juste après la défaite de Kasparov, alors que le futur des échecs amateurs et professionnels paraissait sombre. Il se trouve que les humains préfèrent jouer contre d’autres humains et sont toujours intéressés par le spectacle de forts grands maîtres jouant entre eux, et ce même si les machines peuvent déceler leurs erreurs en temps réel. Le prestige des joueurs d’échecs de haut niveau n’a pas été diminué par le fait que les machines soient capables de les battre.

Le style de jeu a quant à lui été impacté à de nombreux niveaux. Essentiellement, les joueurs se sont rendu compte qu’il y avait beaucoup plus d’approches possibles du jeu qu’on le pensait. C’est l’académisme, les règles rigides, qui en ont pris un coup. Encore faut-il réussir à analyser les choix faits par les machines. Les IA sont par ailleurs très fortes pour pointer les erreurs tactiques, c’est-à-dire les erreurs de calcul sur de courtes séquences. En ligne, il est possible d’analyser les parties de manière quasi instantanée. C’est un peu l’équivalent d’avoir un professeur particulier à portée de main. Cela a sûrement contribué à une augmentation du niveau général des joueurs humains et à la démocratisation du jeu ces dernières années. Pour le moment, les IA n’arrivent pas à prodiguer de bons conseils en stratégie, c’est-à-dire des considérations à plus long terme dans la partie. Il est possible que cela change avec les modèles de langage, tel que ChatGPT.

Les IA ont aussi introduit la possibilité de tricher. Il y a eu de nombreux scandales à ce propos, et on se doit de reconnaître qu’il n’a pas à ce jour de « bonne solution » pour gérer ce problème qui rejoint les interrogations des professeurs qui ne savent plus qui, de ChatGPT ou des étudiants, leur rendent les devoirs.

Conclusions temporaires

Cette revue rapide semble indiquer qu’à l’heure actuelle, la plupart des peurs exprimées vis-à-vis des IA ne sont pas expérimentalement justifiées. Le jeu d’échecs est un précédent historique intéressant pour étudier les impacts de ces nouvelles technologies quand leurs capacités se mettent à dépasser celles des humains. Bien sûr, cet exemple est très limité, et il n’est pas possible de le généraliser à l’ensemble de la société sans précaution. En particulier, les modèles d’IA qui jouent aux échecs ne sont pas des IA génératives, comme ChatGPT, qui sont celles qui font le plus parler d’elles récemment. Néanmoins, les échecs sont un exemple concret qui peut être utile pour mettre en perspective les risques associés aux IA et à l’influence notable qu’elles promettent d’avoir sur la société.

>> L’auteur :

Frédéric Prost, Maître de conférences en informatique, INSA Lyon – Université de Lyon

Cet article est republié sous licence Creative Commons.

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The Conversation

En chargeant certains plastiques de particules magnétiques, il est possible de les chauffer à distance afin de les remodeler. Mathieu Salse/INSA Lyon, Fourni par l’auteur | ©Mathieu Salse/INSA Lyon

L’utilisation excessive des plastiques constitue un exemple frappant de la manière dont les matériaux peuvent devenir une source majeure de pollution. La sobriété matérielle, qui consiste à limiter la consommation de matériaux, constitue donc un levier majeur pour diminuer l’impact de nos sociétés sur l’environnement. Bien qu’il semble désormais utopique de se passer des plastiques, l’espoir réside néanmoins dans le fait qu’une grande partie d’entre eux, dits thermoplastiques, ont la faculté de se déformer ou de s’écouler lorsqu’ils sont chauffés.

Cette propriété permet de les remodeler, offrant ainsi la possibilité de les réparer et de les réutiliser directement, ce qui présente une alternative moins coûteuse qu’un recyclage chimique. Parmi les diverses méthodes qui existent pour chauffer et réparer les plastiques, le chauffage par induction magnétique constitue un moyen rapide et efficace d’échauffer localement la matière. Cette technique, notamment utilisée comme traitement contre certains cancers, peut être également employée pour réparer les plastiques permettant ainsi d’accroître leur temps de vie.

Les matériaux autocicatrisants

Une rapide rétrospective montre que la réparation des matériaux plastiques est un sujet qui passionne la communauté scientifique depuis quelques décennies. Ce sujet a connu un véritable « boom » en 2008 avec la découverte d’un nouveau type de matériau capable de s’autoréparer à température ambiante : les vitrimères. On parle alors d’autoréparation, d’autocicatrisation ou de self-healing en anglais. Bien que de nombreux progrès en chimie ont depuis lors permis de diversifier les solutions, les matériaux autoréparables ne sont pour autant pas véritablement sortis des laboratoires de recherche et peinent toujours, plus de 15 ans après, à trouver leur place dans l’industrie.

Si la raison principale de leur manque d’applicabilité est parfois à chercher au niveau de leur prix et de leur complexité chimique, une autre raison plus fondamentale réside dans l’incompatibilité entre capacité à s’autoréparer et rigidité élevée – la première nécessitant une grande mobilité moléculaire et la seconde de fortes liaisons entre les constituants de la matière. En outre, l’industrie du plastique et ses procédés de fabrication étant arrivés à maturation, c’est tout un écosystème qu’il faut repenser pour inclure la production d’une part significative de matériaux innovants.

Les matériaux guérissables sous champ magnétique

Contrairement au cas des matériaux autocicatrisants qui ne nécessitent aucune intervention extérieure, une stratégie alternative, appelée le stimulus-healing, consiste à apporter de l’énergie pour chauffer et réparer les matériaux thermoplastiques. En fonction du matériau et de l’application visée, le mode de chauffage peut prendre plusieurs formes telles qu’un transfert thermique (par contact direct ou via l’air environnant), une onde acoustique, une micro-onde, un laser ou un champ magnétique oscillant appliqué grâce à une bobine (électro-aimant).

Dans le dernier cas, l’opération consiste à intégrer dans le matériau plastique une faible quantité de particules magnétiques (1 à 5 % de son volume). Ces particules sont en effet capables de transformer le stimulus magnétique oscillant en chaleur au sein même de la matière, grâce à un phénomène appelé hyperthermie magnétique. Pour atteindre des températures de l’ordre de 150-200 °C, il est commun d’utiliser des champs magnétiques ayant une intensité de quelques milliteslas (l’équivalent d’un aimant de réfrigérateur) et une fréquence d’environ 500 kHz (contre 20 à 100 kHz pour une plaque induction standard).

Cette technologie a l’avantage de pouvoir être utilisée sur des matériaux dotés de propriétés mécaniques très différentes, ce qui permet de l’appliquer sur une large gamme de plastiques. En effet, elle a récemment été employée pour traiter des matériaux de grande consommation tels que le polypropylène (utilisé pour faire des pare-chocs de voiture) ou certains polyuréthanes souples (employés comme gaine d’isolation électrique).

Un autre avantage que présente cette technique est de pouvoir lisser une pièce rugueuse pour effacer ses défauts en surface. Cela est particulièrement utile pour des pièces imprimées en 3D dont la rugosité diminue sensiblement les performances mécaniques et rend l’aspect peu attractif.

Inducteur haute fréquence utilisé pour activer l’hyperthermie magnétique permettant le lissage et le renforcement d’une plaque de polypropylène imprimée en 3D. Le bras de l’inducteur est placé au dessus de la plaque de plastique, qui devient lisse et brillant, là où il est encore rainuré autour. | ©Guilhem Baeza/INSA Lyon

Vers le développement à grande échelle

Historiquement, les recherches menées sur l’hyperthermie magnétique ont une visée biomédicale. Cette technique, généralement combinée à la chimiothérapie ou la radiothérapie, est utilisée pour traiter certains types de cancer. Dans ce cas, des nanoparticules magnétiques biocompatibles sont injectées au patient, et la chaleur générée sous irradiation magnétique (+ 6 à 7 °C) tue sélectivement les cellules tumorales.

Cette technique offre la possibilité de chauffer sans contact ni besoin de faire parvenir la lumière, et fonctionne donc dans des matériaux opaques. Elle offre un grand contrôle, étant donné que la quantité de chaleur dégagée peut être contrôlée par les caractéristiques du champ magnétique, mais aussi par la quantité et la nature des particules stimulables. La localisation des particules permet également de chauffer sélectivement une zone désirée.

Dans le cas de matériaux composites basés sur des plastiques, ces avantages sont tout aussi utiles et posent de nouvelles questions scientifiques à résoudre afin d’améliorer le procédé de réparation.

Des limites qu’il reste à dépasser

Un exemple concerne quelles particules choisir parmi toute la variété de celles qui peuvent être utilisées pour convertir le champ magnétique en chaleur. Les chimistes peuvent jouer sur la composition (fer, cobalt, nickel…), la forme (sphère, cube, bâtonnet…) et la taille des particules magnétiques qui sont autant d’éléments impactant la capacité de chauffe des particules. Par ailleurs, la possibilité de fabriquer ces objets à grande échelle et de manière raisonnée est également un enjeu majeur : la société grenobloise Hymag’in, avec qui nous collaborons, développe par exemple des particules de magnétite issues de déchets de la sidérurgie.

D’autres aspects concernent davantage les physiciens, par exemple les questions liées aux mouvements des particules soumises au champ magnétique. D’une part, les particules ont tendance à se regrouper et à s’organiser en formant des chaînes, ce qui soulève des interrogations sur la réversibilité et l’utilisation répétée de cette technique. Sous l’effet du champ magnétique, les particules se mettent aussi à tourner sur elle-même, ce qui engendre un dégagement de chaleur supplémentaire par friction, dépendant du milieu environnant. Il est nécessaire de quantifier cet effet pour ne pas surchauffer les pièces, ce qui entraînerait leur dégradation.

L’aspect noir des matériaux (lié aux particules magnétiques) rend aussi plus difficile leur utilisation comme pièces visibles, notamment dans l’industrie automobile où la cicatrisation de rayures superficielles sur des pièces colorées représente un réel intérêt commercial. Mais il est aussi possible de réparer en moins d’une minute des caoutchoucs, typiquement des semelles de chaussures ou des joints d’étanchéité, ou même des plastiques durs présents dans des articles de voyage, de sport, ou dans des packagings rigides en tout genre. Finalement, la diffusion des technologies liées à l’hyperthermie magnétique nécessitera l’appui d’industries innovantes, capables d’identifier des applications de niche pour passer de concepts généraux à des produits de haute valeur ajoutée.

Le projet MANIOC est soutenu par l’Agence nationale de la recherche (ANR), qui finance en France la recherche sur projets. Elle a pour mission de soutenir et de promouvoir le développement de recherches fondamentales et finalisées dans toutes les disciplines, et de renforcer le dialogue entre science et société. Pour en savoir plus, consultez le site de l’ANR.

Auteurs :

Guilhem P Baeza, Maître de conférences habilité à diriger les recherches en physique des polymères, INSA Lyon – Université de Lyon ;

Laura Ea, Doctorante en Physique des polymères, INSA Lyon – Université de Lyon ;

Mathieu Salse, Doctorant en sciences des matériaux polymères et composites, INSA Lyon – Université de Lyon ;

Simon Fritz, Doctorant en Physique des Polymères, INSA Lyon – Université de Lyon

Cet article est republié sous licence Creative Commons.

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The Conversation

La bibliothèque Marie Curie de l’Institut National des Sciences Appliquées – INSA Lyon – et son pôle médiation proposent une programmation scientifique et culturelle construite autour de cycles thématiques rejoignant les objectifs de la stratégie Ambitions 2030 et représentant les valeurs de l’INSA Lyon en matière de transition énergétique, environnementale, écologique, sociale, numérique et de modèle économique.

Ce cycle, composé d’ateliers, de visites, de conférences, de temps d’échange littéraire et d’exposition vous permettra de découvrir la gestion de l’énergie sur l’INSA Lyon, mais aussi au niveau national et international, par le biais d’échange avec le gestionnaire de flux de l’INSA, des enseignants chercheurs et d’entreprises.

>> Programme : télécharger le programme en PDF

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>> Pour plus d’information rendez-vous sur le site :

INSA Lyon

Conférencier : Alexandre Gefen – auteur « Vivre avec ChatGPT »

Lors de cette conférence, il s’agira d’expliquer ce qu’est un modèle fondationnel, de donner des rudiments permettant de comprendre le fonctionnement d’un large modèle de langage en général et de ChatGPT en particulier, en insistant sur sa dimension générative et la question de son alignement, avant d’aborder les différents enjeux éthiques, politiques, scientifiques, sociaux et économiques et cognitifs qu’il pose.