Osons l'IA à l'école

Préparons nos jeunes à la révolution de l'intelligence artificielle

Ugo Cavenaghi, Isabelle Senécal

• Éditeur: Éditions Château d'encre
• Année: 2019
• ISBN de l'eBook: 9782924847169
• Sujet: Éducation
• Sujet: Intelligence artificielle (IA) et sémantique

L'intelligence artificielle (IA) propulse l'innovation dans de nombreux domaines et transforme toutes les sphères d'activité. L'essai Osons l'IA à l'école aborde ce que le grand public doit savoir pour comprendre l'IA et ses impacts sociétaux: l'origine de l'intérêt qu'elle suscite, ses promesses, les bouleversements qu'elle peut créer sur le marché du travail, ses enjeux éthiques. Les machines dotées d'IA réalisent des tâches cognitives beaucoup mieux que les humains. Alors, que doivent acquérir les jeunes pour s'épanouir dans une société qui évolue si rapidement?? L'arrivée de l'IA accroît l'urgence d'adopter des pratiques éducatives mieux adaptées aux besoins des élèves. À l'aide d'exemples concrets, les auteurs montrent comment l'IA appliquée à l'éducation offre aux élèves des expériences d'apprentissage personnalisées et stimulantes, qui tiennent compte de leur rythme et de leur façon unique d'apprendre.

COMPRENDRE
L’INTELLIGENCE
ARTIFICIELLE

Ugo Cavenaghi

DÉPASSER LA PEUR

Les machines sont depuis longtemps capables d’accomplir certaines tâches beaucoup mieux que nous. Ce qui est nouveau avec l’IA, c’est qu’elles peuvent désormais exécuter des tâches cognitives, que l’on croyait réservées aux humains, et cela ouvre des perspectives dont nous commençons seulement à mesurer l’ampleur.

D’emblée, la couverture médiatique de l’IA fait écho à la peur que suscite le changement:

Faut-il avoir peur de l’IA?

Les robots vont-ils nous mettre au chômage?

L’IA va-t-elle nous dépasser?

Si ces titres à tendance apocalyptique ont l’avantage d’attirer l’attention du grand public sur l’IA, ils peuvent également rebuter, donc dissuader les gens de s’y intéresser. C’est un écueil que nous souhaitons éviter ici, en laissant de côté le sensationnalisme pour nous appuyer sur les travaux de chercheurs et chercheuses qui étudient l’IA et les technologies numériques depuis plusieurs décennies.

Plusieurs spécialistes redoutent en effet que la dramatisation du débat nous détourne des préoccupations légitimes que nous devons avoir à l’égard de l’IA. Jean- Gabriel Ganascia, professeur en informatique à l’Université Pierre et Marie-Curie, précise:

Et en particulier face à des contes, des histoires, des fables reposant notamment sur la singularité technologique et des robots devenus plus intelligents que nous et qui prennent le pouvoir, ou des fables positives dans lesquelles on nous promet l’immortalité. Toutes ces fables peuvent enthousiasmer, surtout elles font peur. Et je crois que le danger, c’est que la peur masque les vrais risques. Et c’est pour cela qu’il est important aujourd’hui qu’il y ait des débats publics pour expliquer quels sont les véritables enjeux, qui me semblent aujourd’hui de nature politique1.

Yoshua Bengio, professeur titulaire au département d’informatique de l’Université de Montréal et chercheur en IA de réputation internationale, va dans le même sens:

C’est logique d’avoir des craintes, mais celles-ci ne sont pas fondées. Elles ne correspondent pas à ce que je connais de l’intelligence artificielle. De plus, on ne sait pas du tout si l’intelligence artificielle va un jour rejoindre l’homme, c’est de la futurologie, de la science-fiction2.

La peur que l’IA domine un jour le monde et nous réduise en esclavage – et même, finisse par nous exterminer –, nourrie par la science-fiction, ne doit pas nous détourner des enjeux bien réels, comme nous préparer aux changements majeurs qui se profilent, notamment sur le marché de l’emploi. Ce qui fait consensus chez les experts, c’est que l’IA fait partie de ces technologies capables d’opérer de profonds changements dans toutes les sphères de notre société: le marché du travail, le transport, la santé, l’éducation, les communications, le commerce, l’exercice de notre citoyenneté, etc.

L’essor de l’IA nous pose des questions complexes, parfois inédites. Pour y voir clair, il devient nécessaire de convoquer plusieurs disciplines, dont l’éthique. Pensons par exemple aux atteintes possibles à notre vie privée, avec l’utilisation de nos données personnelles et le recours à la reconnaissance faciale. Sans oublier la menace pour la démocratie que représente la propagation de fausses nouvelles grâce à des moyens techniques qui se sophistiquent sans cesse.

Cependant, la possibilité d’usages malveillants ne doit pas occulter le formidable potentiel de l’IA. Elle pourrait, dit-on, nous aider à solutionner les grands problèmes de notre temps, dont le réchauffement climatique, selon Jean-François Gagné, PDG de la société montréalaise Element AI3.

Je crois fermement que les praticiens et praticiennes de l’éducation doivent faire l’effort de comprendre ce qu’est l’IA et réfléchir à ses impacts sociétaux. Il faut également considérer avec ouverture ce qu’elle peut offrir à notre système éducatif. L’école a par ailleurs un rôle de premier plan à jouer pour outiller les jeunes qui devront vivre avec l’IA, afin qu’ils soient en mesure de tirer parti de telles technologies.

L’IA est là pour rester. Au lieu de la laisser se développer sans notre participation, il est préférable de nous y intéresser et, même, de donner notre avis sur les principes et les règles qui l’encadreront. Selon Martin Gibert, chercheur en éthique de l’IA à l’Université de Montréal, nous devons nous demander avec quel type d’IA nous souhaitons vivre4. Nous ne voulons certainement pas d’une IA qui accentue les inégalités en excluant une partie de la population, dépassée par la vitesse du changement. Je ne vois pas d’un bon œil que l’IA soit laissée aux seules mains de l’entreprise privée, qui n’a pas toujours à cœur l’intérêt du plus grand nombre.

Selon Joëlle Pineau, professeure à l’École d’informatique et codirectrice du Laboratoire d’apprentissage et de raisonnement de l’Université McGill, le moment est particulièrement propice à la réflexion et à l’établissement de balises

parce que [l’IA] sort de plus en plus des centres de recherche et des laboratoires pour se propager dans notre quotidien. Il faut éviter de se retrouver dans une situation où l’IA progresserait beaucoup plus vite que notre capacité à l’incorporer de façon positive dans notre vie5.

Lorsque nous cédons aux craintes que peuvent inspirer ces avancées technologiques, c’est souvent parce que nous avons tendance à rester dans une logique d’opposition et de domination. Nous nous demandons alors qui de l’humain ou de la machine l’emportera, alors qu’il faut plutôt penser en termes de collaboration, de complémentarité. Il est peu pertinent, tel que l’avance Laurence Devillers, professeure en IA et éthique à l’Université Paris-Sorbonne, de positionner l’humain et la machine comme des adversaires. Ce sont en effet les humains qui conçoivent les machines et les algorithmes, et les humains encore qui doivent décider des usages qui en sont faits. Il ne faut pas perdre cela de vue si nous voulons nous poser les bonnes questions à propos du développement de l’IA:

Le premier verrou, pour moi, c’est l’éducation. Il faut éduquer le citoyen, mais également, le politique. Il y a un énorme chantier pour qu’on accepte ces machines dans notre société et qu’on en tire le meilleur usage pour tout le monde6.

L’IA sera avec nous et non pas contre nous.

Bien que le système éducatif ait pour mission de préparer les jeunes à prendre pleinement part à cette société qui risque d’être bouleversée par l’IA, je déplore que l’État n’y consacre pas les capitaux nécessaires. Les fonds publics jouent un rôle fondamental dans le développement de l’IA et force est de constater que le domaine de l’éducation n’est pas considéré comme prioritaire.

L’IA appliquée à l’éducation permettra d’offrir aux jeunes la possibilité d’apprendre différemment, grâce à des méthodes et à des moyens qui sauront les engager plus positivement et durablement. L’IA permet en effet de créer des parcours d’apprentissage individualisés, tenant compte des besoins propres à chaque élève. Il faut revoir le modèle qui consiste à enseigner à tout le monde la même chose en même temps et dans le même lieu.

Nous ne pouvons plus continuer à enseigner comme nous le faisons, avec des taux d’échecs élevés, sachant qu’il existe des outils qui nous aideraient à faire beaucoup mieux. Il faut également que la recherche en éducation s’y intéresse, afin que nous puissions fonder nos choix sur des données probantes. J’ai été nommé membre du Conseil supérieur de l’éducation en 2019 et j’entends bien faire valoir ce dossier que je considère urgent.

Pour ce qui est de la réflexion collective sur l’IA, le gouvernement du Québec a créé en décembre 2018 l’Observatoire international sur les impacts sociétaux de l’intelligence artificielle et du numérique. Nous suivrons avec intérêt les travaux qui concerneront l’éducation.

LES ORIGINES DE L’IA

On considère le mathématicien britannique Alan Turing comme le père de l’informatique moderne et le théoricien de l’IA. En 1950, il publie «Computing Machinery and Intelligence» dans la revue Mind, un article fondateur pour le développement de l’IA. Il y élabore une méthode qu’il nomme le jeu de l’imitation (appelé aujourd’hui le test de Turing) pour déterminer si une machine peut penser. Le mathématicien de génie a également participé à la conception des premiers ordinateurs1.

L’expression «intelligence artificielle» naît après le décès de Turing, à l’été 1956 lors d’un atelier tenu au Dartmouth College, aux États-Unis. L’atelier était organisé par les chercheurs John McCarthy et Marvin Minsky, qui fondèrent quelques années plus tard le Laboratoire d’intelligence artificielle du MIT (Massachusetts Institute of Technology), reconnu comme l’un des meilleurs au monde.

Pierre Mounier-Kuhn, chercheur à l’Université Paris- Sorbonne, explique pourquoi l’expression s’est facilement imposée lors de cet atelier:

Ce terme était suffisamment frappant, paradoxal et ambigu pour plaire à beaucoup de gens. Il décrivait bien les projets de ces experts, cela parlait au public, et cela permettait de formuler tout un tas de promesses et ainsi d’attirer des crédits2.

Précisons tout de suite que j’ai parfaitement conscience que cette expression peut prêter à confusion, en laissant croire que l’intelligence artificielle reproduit l’intelligence humaine. Or, comme l’exprime l’auteure de Nos cerveaux resteront-ils humains? la neurobiologiste Catherine Vidal:

La réalité du fonctionnement de notre cerveau humain montre avec force que jamais la distance ne sera réduite entre le vivant et l’inerte. Les capacités de raisonnement sont liées à notre corps. Hors de notre organisme, aucune pensée n’est possible5.

L’IA est très différente de l’intelligence d’un être biologique qui appréhende le monde en étant «incarné», c’est-à-dire en ayant un corps, des sens.

Yann LeCun, professeur à l’Université de New York et directeur du Laboratoire de recherche en IA de Facebook, est l’un des experts de l’IA les plus réputés au monde. Il en propose une définition facile à saisir pour les non-spécialistes: «un ensemble de techniques permettant à des machines d’accomplir des tâches et de résoudre des problèmes normalement réservés aux humains et à certains animaux6».

L’IA fonctionne grâce à des algorithmes. Admettons-le, nous n’avions jamais vu ce mot aussi souvent que depuis que l’IA est devenue un sujet d’actualité! De façon simplifiée, on pourrait définir ainsi un algorithme: une séquence d’instructions utilisée pour résoudre un problème7. Pour illustrer ce concept, les spécialistes de l’informatique font souvent l’analogie avec une recette de cuisine, qui, d’une certaine manière, est un algorithme. La personne qui cuisine (l’ordinateur) utilise des ingrédients (les données) dans le but de créer un plat cuisiné, en suivant une recette (l’algorithme).

Nous devons le tout premier algorithme à Euclide, 300 ans avant notre ère. En 1840, la mathématicienne britannique Ada Lovelace a créé un algorithme destiné à une machine, que l’on reconnaît comme le premier programme informatique.

Les algorithmes sont donc très anciens. Ce qu’il faut comprendre, c’est qu’avec l’invention des ordinateurs, ils ont révélé tout leur potentiel. «Ils sont en effet particulièrement adaptés aux ordinateurs, qui savent uniquement effectuer des opérations logiques simples. C’est l’algorithmique qui leur donne cette capacité à résoudre des problèmes complexes8», explique Claire Mathieu, chercheuse en informatique et sciences numériques au CNRS (Centre national de la recherche scientifique). L’intelligence des machines est donc tributaire du génie humain, c’est-à-dire de ceux et celles qui mettent au point les algorithmes.

L’histoire de l’IA est jalonnée d’événements médiatisés qui l’ont fait sortir des laboratoires de recherche et ont piqué la curiosité du public. C’est le cas de la victoire de l’ordinateur Deep Blue d’IBM contre le champion mondial d’échecs Gary Kasparov, en 1997. En 1996, lors d’une première confrontation, Kasparov l’avait emporté. Les ingénieurs d’IBM, secondés par de grands maîtres des échecs, ont alors amélioré leur super- ordinateur. Capable de calculer 200 millions de positions par seconde (comparativement à deux pour un joueur humain), Deep Blue a pris sa revanche sur Kasparov.

Après cet exploit qui a marqué les esprits, plus d’une décennie s’écoulera avant que les ordinateurs soient capables de franchir de nouveaux seuils. C’est le paradoxe de Moravec: le plus difficile pour les machines est souvent ce qui est le plus facile pour l’humain. L’ordinateur excelle en mathématiques et en logique, mais peine à simuler des tâches sensori-motrices.

Par exemple, alors qu’il est simple pour les humains de voir – bien que le processus de perception visuelle se révèle très complexe et qu’un quart à un tiers de notre cerveau y soit dédié –, il s’agit pour un ordinateur d’une tâche très difficile. Il faudra attendre que l’apprentissage profond (deep learning) trouve les conditions propices à son essor, à partir de 2010, pour que la reconnaissance d’images fasse des progrès.

UNE SOCIÉTÉ CONNECTÉE

De l’IA, il y en a désormais partout, sans qu’on la reconnaisse nécessairement comme telle. Un GPS qui remet le trajet à jour à mesure que nous circulons en voiture. Un petit robot aspirateur capable de cartographier une pièce afin de se déplacer sans frapper les meubles. Un moteur de recherche qui trie pour nous parmi une quantité astronomique de documents en une seconde. Des recommandations de produits qui nous sont faites en fonction de nos goûts.

Pensons également aux assistants personnels intelligents tels que Siri, Cortana et Alexa, intégrés à un téléphone ou à un appareil connecté. Aux États-Unis, Alexa (Amazon) est présente dans plus de 20 millions de foyers1. Vous connaissez peut-être aussi Pepper, un robot humanoïde utilisé en Europe et au Japon au service à la clientèle en magasin, comme assistant dans les écoles et robot compagnon à la maison. Ce ne sont que quelques exemples de produits qui intègrent l’IA, de manière plus ou moins évoluée.

Bien sûr, vous avez entendu parler des véhicules autonomes, qui n’existeraient pas sans IA. Ils nous paraissaient futuristes il y a peu, mais les experts estiment qu’ils seront généralisés d’ici une dizaine d’années. Ces véhicules qui se conduisent tout seuls ressembleront davantage à des espaces de repos et de travail qu’aux autos dans lesquelles vous perdez votre temps aux heures de pointe.

C’est une révolution du transport routier qui nous attend. À Candiac, sur la Rive-Sud de Montréal, une navette sans conducteur (un minibus 100% électrique) a été testée pendant une année sur la voie publique parmi les autres véhicules, les piétons, les cyclistes. Un opérateur est présent à bord, par mesure de sécurité. Il s’agit d’une première canadienne.

Reconnaître des objets et des visages, comprendre la voix, traduire d’une langue à une autre, rédiger des articles de journaux, assister les équipes médicales dans le diagnostic de maladies: aujourd’hui, l’IA peut le faire.

Le nombre d’innovations est tel que les frontières de ce qui nous impressionne aujourd’hui sont régulièrement repoussées. J’ai été fasciné en apprenant l’existence d’AlterEgo 2, mis au point au MIT, qui déchiffre la pensée avant qu’elle ne soit formulée en parole. Il s’agit d’un casque d’écoute muni d’un petit appareil captant sur le visage et le cou les signaux neuromusculaires que produit une pensée articulée consciemment, sans que la personne ait à ouvrir la bouche. L’appareil peut ainsi «lire» ce que pense l’utilisateur et le communiquer à une application. Ce produit n’en est qu’à l’étape de prototype et ne peut rendre que des pensées simples (demander l’heure mentalement et obtenir la réponse vocale dans le casque, par exemple). Il s’agit cependant d’une percée vers la possibilité pour notre cerveau de communiquer directement avec la machine.

On appelle interface cerveau-machine (ICM) les dispositifs qui captent l’activité électrique de notre cerveau afin de donner des commandes à des équipements informatiques. Une ICM peut ...

Table des matières

• PRÉFACE
• AVANT-PROPOS
• COMPRENDRE L’INTELLIGENCE ARTIFICIELLE
• L’INTELLIGENCE ARTIFICIELLE À L’ÉCOLE
• ENTREVUE AVEC THIERRY KARSENTI
• CONCLUSION
• NOTES