IA - Vous avez dit "désalignement" ?

L'alignement des intelligences artificielles (AI Alignment) est l’un des problèmes nouveaux des IA, de leurs risques et de la gouvernance des systèmes autonomes (on a déjà traité dans ce blog de l’initiative Microsoft). Le but de l’alignement est de s'assurer que les machines dites intelligentes (smart machines) partagent des valeurs humaines et civilisationnelles sans privilégier une pure logique technologique de performance mal maîtrisée. Une IA alignée serait une IA éthique, non dangereuse, et au pouvoir d’initiative tout en permettant d’avoir une confiance totale dans le système.

En fait, de quoi s’agit-il ?

Plus les systèmes d'IA gagnent en autonomie, et plus les humains les intègrent dans les domaines décisionnels et notamment dans les infrastructures critiques. Cet usage peut être à visée sécuritaire ou de décharge de procédures et de tâches qui, bien que rébarbatives, sont d’importance vitale. Le problème fondamental qui émerge de cette rencontre entre puissance et délégation est celui des moyens de mesure, de surveillance, de supervision et de contrôle. Notamment, il convient d’être assuré que les machines et programmes réalisent des tâches strictement conformes aux projets des concepteurs tout en le restant aux intérêts humains. Les notions de sécurité et de valeurs rencontrent ici celles de commandement et de contrôle (C2), ce qui fera l’objet d’un prochain article.

La notion d’alignement des IA (AI Alignment) recouvre ce domaine en cherchant à définir les moyens et les bornes, et à contenir l’autonomie artificielle dans les strictes valeurs acceptables par les humains. Par voie de conséquence, une « IA désalignée » est un système ou un modèle d’intelligence artificielle dont on n’a pas contrôlé les possibilités de prendre des décisions ou de donner des résultats non conformes aux objectifs, à la sécurité ou aux valeurs. Il ne s’agit donc pas, bien que la réflexion puisse être promue à propos de projets ou de fantasmes de conscience artificielle, d’intention malveillante d’une future IA générale. Il s’agit de s’intéresser au traitement d’information par les IA selon des objectifs qui auraient été mal formulés ou insuffisamment bornés, permettant au système de mettre en œuvre ou de s’adapter à des stratégies imprévues.

Robustesse et responsabilité des informaticiens

Tous les systèmes complexes, qu’ils soient naturels ou artificiels, obéissent à deux fonctions de régulation : le renforcement positif et le renforcement négatif. On les retrouve opérant dans tous les compartiments de la vie naturelle, des êtres les plus simples, tels que des bactéries, aux plus évolués, tels que les mammifères supérieurs, et imités pour tous les systèmes artificiels apprenants, des plus simples, comme les automatismes de base, jusqu’aux plus sophistiqués comme les dispositifs d’intelligence artificielle symbolique. Les biologistes les ont découverts, les informaticiens les ont imités, simplifiés et implémentés, le plus souvent sans connaissance ni recul tant épistémologique qu’éthique.

Ainsi, aujourd’hui, tout agent artificiel optimise une fonction de renforcement négatif et une fonction de récompense qui lui sont assignées. Le plus souvent, dans une incompréhension totale de la différence des deux processus, les concepteurs les regroupent dans une seule et même fonction dite « de coût ». Le problème de l’alignement naît d’une divergence structurelle entre le respect de l’optimisation de cette fonction de coût et le projet du programmeur qui s’étonne alors de l’évidente complexité évolutive de tout système en méconnaissant même, peut-être, la notion de système complexe.

On lâche ainsi un système autonome muni d’un objectif, le plus souvent parcellaire et mal défini, et d’une fonction de coût toujours mal conçue, voire mal comprise. De là, la divergence entre ce que l’on demande à l’IA et ce que veut réellement le programmeur ou le concepteur se manifeste très vite et s’amplifie rapidement, selon des lois bien connues de modélisation des systèmes dynamiques. On parle alors de « désalignement ».

Le terme permet de donner un fondement scientifique d’une part à l’incompétence, et d’autre part à l’impossibilité naturelle de circonscrire des dimensions implicites d’une instruction. Toute expression humaine comporte une part explicite et une part implicite. L’optimisation consiste à minimiser le ratio d'explicitation, correspondant au rapport de la part explicite sur la part implicite, ce rapport étant une valeur sous-unitaire stricte (r ∈ ]0,1[).

.La part implicite est, dans la communication humaine, interprétée par l’interlocuteur à l’aune de ses connaissances et de son imagination. Or, les machines n’ont pas d’imagination, elles n’ont donc pas accès à l’implicite.

La machine est donc condamnée à être mal alignée, et dans le cas des systèmes autonomes et auto-enrichis, à être plus ou moins rapidement désalignée. Le monde informatique a inventé le terme « effet pervers algorithmique » pour désigner par un vocable savant la méconnaissance de l’ignorance conceptuelle ou de l’incompétence au contrôle.

Exemples de modes de défaillance

Là encore, le vocabulaire savant a fait son apparition dans le domaine informatique, permettant de nommer la justification ou l’excuse de l’incompétence.

La suroptimisation et le piratage d'objectifs (Reward Hacking) : Un système entraîné à maximiser un score apprend à contourner des règles d'évaluation plutôt qu'à résoudre un problème défini. Par exemple, dans des environnements de simulation de jeux ou de pilotage, des agents ont découvert comment exploiter des bugs de programmation pour obtenir des récompenses infinies sans accomplir la tâche demandée.

L’effet de spécification étroite : dans le domaine médical, un modèle entraîné à prédire la survie d'un patient sur la base de données de bilans biologiques et d’anamnèse peut s'appuyer sur des corrélations fortuites (comme l’absence d’une donnée qui est alors déduite abusivement, ou comme la présence ou l’absence circonstancielle d'un équipement critique dans un service hospitalier particulier, ou comme la compétence évaluée sur des données accessibles en ligne de la compétence des membres des équipes soignantes) plutôt que sur des indicateurs cliniques réels, conduisant à des biais décisionnels en situation critique pour le patient.

Une étude récente (IASEAI) a analysé de manière croisée sept techniques d'alignement représentatives et met en lumière des zones de vulnérabilité partagées par des architectures d’IA (Proceedings of IASEAI Conference, DOI : ).

Alors que faire ?

Le problème, comme on l’a vu, est triple. D’une part, il est humain, avec la prétention de certains informaticiens attachés à une conviction quasi religieuse et leur quête d’une intelligence idéale, et dans l’impossibilité naturelle de suppression de l’implicite dans une quête désespérée à l’explicite pur. D’autre part, il s’inscrit dans la philosophie de la modélisation des systèmes dynamiques qui montre l’impossibilité pratique de prédire, même dans les cas de systèmes purement déterministes, renvoyant l’étude des déviations à la seule possibilité de l’à postériori. Enfin, l’impossibilité de programmer de manière « complète » un dispositif autonome qui, par définition, va s’auto-enrichir de données qui échappent à l’intention même du concepteur.

Pour pallier ces risques, la communauté informatique développe des cadres méthodologiques de « rattrapage », que l’on peut définir comme « stratégie de réalignement ». En voici trois.

L'apprentissage par renforcement à partir de rétroaction humaine (RLHF – Reinforcement Learning from Human Feedback) consiste à intégrer l'évaluation humaine à chaque étape de la boucle d'apprentissage pour détecter les déviations et contrôler les alignements ou les comportements biaisés et aberrants (WEB: https://aws.amazon.com/fr/what-is/reinforcement-learning-from-human-feedback/). Le RLHF intègre donc le feedback humain dans la fonction de récompenses, posant le problème d’une définition de l’IA autonome par rapport à l’intelligence humaine.

La transparence et l'auditabilité en amont consistent à exiger des modèles qu'ils fournissent des chaînes de raisonnement vérifiables (par exemple par contrôle par d’autres IA indépendantes, permettant d'identifier en amont les immanquables dérives, et de les contraindre à ce qui est vérifié).

La régulation ex-ante impose des cadres normatifs stricts (à l’instar des dispositions de gouvernance des risques nucléaires, des plans d’anticipation des catastrophes naturelles, des procédures de sécurité des laboratoires P3, etc.), avec délimitation par bornes et exclusion immédiate par contrôle continu permettant la désafférentation immédiate des machines préalablement isolées. 

Conclusion

Dans tous les cas, le désalignement semble être l’immanquable destinée des systèmes d’IA sans un contrôle coûteux qui implique soit la surveillance stricte par l’intelligence humaine, soit l’isolement strict des machines. La course à la performance semble devoir rencontrer une forme de « mur de la confiance », à l’instar de ce qu’ont rencontré les pionniers de l’aéronautique avec le mur du son. Il s’agit du même type de problème de limite dont le dépassement peut probablement être cherché par changement de paradigme. Comme cela s’est passé en aéronautique, on ne peut pas prévoir quand ni même si cela se fera, et les études actuelles gagneraient probablement, comme cela a été fait au début de l’informatique avant qu’elle ne s’en sépare radicalement, à s’inspirer des neurosciences et de la linguistique ou peut-être même de la psychologie dans son double volet clinique et expérimental.

Références

• Conférence internationale sur l'IA responsable et régulée (RRRAI) DOI : 10.2991/978-94-6239-723-1_36
• Plateforme de recherche ouverte : AAAI Open Access.
• Illustrating Reinforcement Learning from Human Feedback (RLHF) : https://huggingface.co/blog/rlhf

BIO - CPT : Se frotter les mains ou les tendre vers le feu pour les réchauffer

 Rien de plus banal que de se chauffer les mains devant un bon feu, les soirs d’hiver, ou en se frottant vivement les paumes l'une contre l'autre lorsque le froid est là.

Le réchauffement des mains, qu'il provienne d'une source externe, d'un souffle sur les paumes, ou d'un frottement mécanique sur soi ou sur des vêtements, ou parfois de la friction sur autrui, relève de la biophysique des transferts thermiques et de la physiologie de la thermorégulation cutanée et de l’équilibre thermique général.

Les paumes des mains possèdent une architecture vasculaire spécialisée tout à fait particulière et très importante. Il s’agit des anastomoses artério-veineuses (AVAs) qui permettent de réguler les échanges thermiques entre les mains et la périphérie. La chaleur externe active ces voies par captation du rayonnement, convection et conduction interne, ce que l’on trouve dans les comportements réflexes de rapprochement d’une source calorique ou par souffle de l’air expiré sur les mains mises l’une contre l’autre en conque devant la bouche. Le frottement mécanique, quant à lui, convertit directement l'énergie cinétique en énergie thermique au niveau de la couche cornée de l’épiderme des paumes de la main. Ces comportements sont devenus automatiques, le plus souvent non appris et établis après avoir été acquis par soi-même.

Les anastomoses veineuses

Il existe deux grands réseaux veineux de la paume de la main. Un système profond, formé par des veines (comitantes) qui cheminent par paires aux côtés des artères de la main, notamment le long des arcades palmaires. Un système veineux superficiel, situé juste sous la peau, forme un réseau (plexus) étendu au-dessus des éminences des doigts, notamment du pouce (thénar) et de l’auriculaire (hypothénar). Cette complexité ne s’arrête pas là, avec des zones palmaires en relation avec la sensibilité cutanée [https://fr.scribd.com/document/938058990/15-VASCULARISATION-DE-LA-MAIN].

Le sang de la paume communique donc activement avec le reste du corps à travers ces deux systèmes. Les anastomoses palmaires-dorsales renvoient le sang veineux de la face palmaire vers le dos de la main par des veines (intercapitales obliques), grâce à un système de valvules qui oriente normalement ce flux de la paume vers le dos de la main.

Au-delà des simples connexions entre les veines, la paume de la main abrite une quantité exceptionnelle de shunts directs entre les petites artères et les petites veines. Ces anastomoses artério-veineuses (AVA) constituent les glomus neuro-vasculaires de Masson, qui agissent comme un véritable radiateur corporel. 

Sous contrôle du système nerveux végétatif, orthosympathique et parasympathique, s’il fait chaud (ou à l'effort), les anastomoses s'ouvrent, permettant à un débit massif de sang chaud de traverser les plexus veineux de la paume pour dissiper rapidement la chaleur à la surface de la peau. S'il fait froid, la fermeture de ces anastomoses permet de dériver le sang vers les tissus profonds et de préserver la chaleur corporelle.

Et lorsque ça ne marche pas, on appelle cela le syndrome de Raynaud.

L’exposition des paumes

Lorsque l’individu tend ses paumes vers une source de chaleur, le feu ou un autre point chaud (radiateur, poêle, flux d´air chaud ventilé), ce sont à la fois le rayonnement infrarouge et la convection thermique de l'air ambiant réchauffé qui permettent le réchauffement sanguin. La main sert de radiateur. Le flux calorique obéit aux lois de l'émission thermique. La puissance absorbée dépend à la fois de l'émissivité cutanée pour l’infrarouge et de la différence de température entre la source et la surface cutanée pour la récupération thermique.

 Anatomiquement, la paume de la main est glabre (dépourvue de poils). Elle se caractérise par une densité importante d’anastomoses artério-veineuses. Ces glomus cutanés sont des shunts vasculaires directs reliant artérioles et veinules. Fonctionnellement, l'apport de chaleur externe induit une levée du tonus vasoconstricteur sympathique, et induit une vasodilatation locale. À l’inverse, et c’est moins connu, il existe une physiologie de la perfusion en retour thermique. Là, l’ouverture autorise un débit sanguin élevé dans les extrémités qui permet de refroidir, d’où une sensation de mains chaudes et de sudation.

Le frottement des paumes

|Le frottement paume contre paume transforme l'énergie mécanique de la force de frottement cinétique en énergie thermique. Le travail mécanique, notamment par résistance au cisaillement entre les crêtes papillaires des empreintes digitales, est fourni par les muscles des membres supérieurs, effort qui élève la température centrale. Ce travail est intégralement dissipé sous forme de chaleur au niveau de l'interface de contact palmaire et engendre une élévation locale de la température superficielle. Celle-ci est contrecarrée par le même mécanisme que précédemment.

Sur le plan neurophysiologique

Au-delà de la thermogenèse par friction, la stimulation mécanique active les mécanorécepteurs cutanés (corpuscules de Meissner et corpuscules de Pacini). Ce qui engendre la libération de neuropeptides vasodilatateurs (tels que la substance P et le CGRP). La production locale d'oxyde nitrique (NO) par l'endothélium vasculaire favorise une vasodilatation locale des microvaisseaux cutanés et améliore la diffusion de la chaleur depuis ou vers les tissus sous-jacents.

Au niveau comportemental

On peut démontrer que tout stimulus thermique, tant par les mains vers une source de chaleur que par friction, procure un plaisir sensoriel subjectif dont l’expression est proportionnelle, non pas à la chaleur, mais à l'état initial d'inconfort thermique.

Les comportements d’auto-contact palmaires activent les afférences tactiles de type C-tactiles, induisant une réponse parasympathique apaisante indépendamment de la seule stricte nécessité thermique. Cette réponse peut être recherchée, par un mécanisme réflexe, dans les situations de stress, afin de provoquer une réaction d’apaisement.

Enfin, des grilles d'observation éthologique qui répertorient ces mouvements permettent de les intégrer à la catégorie des « gestes adaptateurs » en réponse à des mini-agressions environnementales de type psychologique ou en situation de tension individuelle ou interindividuelle. Ces mécanismes réflexes de confort corporel ou d’apaisement sont décrits dans la littérature psychiatrique (autocontacts des mains). Ces comportements d’auto-contact des mains (frottement, entrelacement, pressions ou gestes autocentrés) sont qualifiés de conduites motrices involontaires ou de mouvements d’ajustement (self-adapters) par les études de psychiatrie, ou en psychopathologie et en éthologie clinique. Ils sont des biomarqueurs comportementaux de l’anxiété et des régulations émotionnelles ou, lorsqu’ils sont installés de manière chronique, de détresse psychologique.

Enfin, et ce n’est pas le moins important, les régulations ortho- ou parasympathiques peuvent fermer ou ouvrir les anastomoses artérioveineuses et provoquer le sentiment de mains sèches et froides ou celui de chaleur des paumes de main accompagné de sudation (syndrome des mains moites).

Conclusion

Se frotter les mains, les tendre vers une source de chaleur ou souffler dessus sont des comportements adaptatifs involontaires et non appris, le plus souvent stabilisés par l’inexpérience, et qui peuvent prendre à la fois une dimension de survie, de relation sociale et de régulation psychopathologique. Leur étude est un parfait exemple de la nécessaire interdisciplinarité entre anatomie, physiologie et physiopathologie, sciences du comportement et psychologie.

De ces travaux, on peut envisager de poursuivre l’étude de comportements d’auto-contact manu-faciaux, d’auto-caresse et de tact appuyé, et de caresses dans la régulation des échanges intimes, entre parents et enfants, entre partenaires ou avec les animaux domestiques… Voici de quoi poursuivre la réflexion Dans le cadre sérieux de la science cognitive et comportementale.

Quelques références bibliographiques

Journal of the Autonomic Nervous System, DOI: 10.1016/0165-1838(94)00178-m

Clinical Physiology and Functional Imaging, DOI: 10.1111/j.1475-097x.2012.01151.x

Temperature, DOI: 10.1080/23328940.2015.1088502

 Physiology & Behavior, DOI: 10.1016/0031-9384(69)90109-5

 Handbook of Clinical Neurology, DOI: 10.1016/B978-0-444-63912-9.00002-4

Physiological Reviews, DOI: 10.1152/physrev.1969.49.4.672

Journal of Theoretical Biology, DOI: 10.1016/j.jtbi.2006.06.012

Physiology & Behavior, DOI: 10.1016/S0031-9384(02)00922-9

Neuropsychobiology, DOI: 10.1159/000026607

 Physiology & Behavior, DOI: 10.1016/S0031-9384(02)00922-9

The Journal of Communication, DOI: 10.1111/j.1460-2466.1972.tb00163.x

BIO - SHS : Les conséquences pratiques de l’agraphie des jeunes (suite)

 

Les conséquences pratiques de l’agraphie des jeunes - suite

L'abandon progressif de l'écriture manuscrite au profit de la frappe sur clavier soulève plusieurs questions et interroge la communauté éducative. Le numérique offre rapidité et efficacité, mais il s’accompagne de la perte de l'aptitude graphomotrice : la fin d’une époque, celle du « Bic » et du feutre qui avaient déjà dégagé la plume « Sergent-Major » et l’encrier.

1. Déficience des aptitudes cognitives en situation scolaire

Mémorisation : l'écriture manuscrite mobilise les zones du cerveau liées au langage et à la mémoire de travail bien plus que la frappe sur clavier qui semble déficitaire en la matière (Human Movement Science DOI : https://doi.org/10.1016/j.humov.2010.04.004 ; Frontiers in Psychology DOI : https://doi.org/10.3389/fpsyg.2017.00706).

Compréhension : le tracé manuscrit de formes complexes des lettres cursives aide à retenir l'orthographe et le sens des concepts, ce qui n’est pas le cas de la frappe sur clavier (Trends in Neuroscience and Education DOI : https://doi.org/10.1016/j.tine.2012.08.001).

Conceptualisation : le geste graphique, lent et soumis à la boucle permanente de régulation visio-motrice, permet l’expression des étapes et de la structure la pensée. La constante de temps de l'écriture à la main laisse au cerveau la possibilité de l'analyse, en permettant d'assimiler les informations et de rattacher la trace écrite au concept (Acta Psychologica DOI : https://doi.org/10.1016/j.actpsy.2004.10.019).

2. Trouble de la motricité fine

Troubles musculaires : L'écriture manuelle sollicite les muscles de la main, des doigts au poignet et à l’avant-bras. La coordination œil-main en est développée. Moins écrire à la main entraîne perte de dextérité fine et fatigabilité, ce qui rend difficile le tracé prolongé, notamment lors des examens écrits (Developmental Medicine & Child Neurology DOI : https://doi.org/10.1111/j.1469-8749.2007.00312.x).

Posture et fatigue : La déficience graphomotrice génère des tensions musculaires allant jusqu’aux crispations (crampe de l’écrivain). Elles entraînent fatigue rapide et douleurs lors de la prise de notes rendant l’opération difficile, et complexifiant d’autant les apprentissages (Human Movement Science DOI : https://doi.org/10.1016/j.humov.2010.04.004).

3. Dépersonnalisation et identité

Unicité de l'écriture et personnalité graphologique : Toute écriture manuscrite est, selon les théories graphologiques, un prolongement de l'identité personnelle. La typographie standardisée des claviers gomme cette singularité et supprime une forme d'expression personnelle que savaient cultiver les cahiers d’écolier. Bien que l’on reconnaisse aujourd’hui les limites de la prédictibilité des facteurs graphiques à partir de variables individuelles (Journal of Personality Assessment DOI : https://doi.org/10.1080/00223891.1971.10119716) et depuis longtemps l’absence de lien entre variabilité stylistique individuelle et personnalité (Personality and Individual Differences DOI : https://doi.org/10.1016/0191-8869(89)90120-7 ; DOI : https://doi.org/10.1016/0191-8869(87)90045-6) confirmée par des études physiologiques récentes en relation avec les théories « big five » (Psychological Reports DOI https://doi.org/10.2466/pr0.105.f.1255-1268), des études récentes en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) montrent comment la personnalisation d’un style graphique personnel s'installe au cours du développement sensorimoteur et comment certains traits de personnalité modulent l'activité des réseaux cérébraux engagés dans le traitement de l'écriture (Annals of the New-York Academy of Sciences DOI : https://doi.org/10.1111/nyas.14871).

Constitution d’une personnalité graphique : La personnalité graphique s’élabore petit à petit, et de manière lente selon des contraintes de maturation cérébrale chez l’enfant. L'apprentissage long et la pratique de l'écriture manuscrite permettent de préserver des mécanismes cognitifs essentiels et une motricité fine durable chez les enfants  (Frontiers in Psychology DOI : https://doi.org/10.3389/fpsyg.2020.01810).

4. Dépendance technologique

Vulnérabilité : En l’absence ou en cas de panne de l’outil numérique (dépendance électrique, intégrité du clavier, engourdissement ou blessure des membres ou des doigts…), l’expression écrite est impossible, alors que la graphie peut s’adapter par suppléances ou catachrèses.

Contraintes sociales du clavier : Les claviers dépendent de la langue et de la convention qu’imposent les constructeurs. La standardisation des principaux claviers dépend d’études anciennes d’ergonomie et de performance dactylographique à une époque où l’ordinateur n’existait pas (Machine à écrire). La norme et la convention sont toutes deux difficiles à faire évoluer. De la même manière, les études ont été menées sur des claviers dits « latins », dans le cadre de l’occidento-centralisme habituel. Les principales études utilisent le clavier QWERTY (Human Factors DOI : https://doi.org/10.1177/001872088202400502), mais qu’en est-il des claviers AZERTY, DVORAK, BEPO ? Et ces recherches peuvent-elles s’adapter aux claviers en langues Logographiques (Chinois, Japonais) (International Journal of Human-Computer Interaction DOI : https://doi.org/10.1080/10447310701363364) ou cyrillique standard (ЙЦУКЕН / JCUKEN) qui ont été optimisés dès le XIXeᵉ siècle, de manière purement théorique pour la fréquence des lettres en russe, contrairement au QWERTY qui a été optimisé pour minimiser le déplacement des doigts, la charge alternée des mains dominante et non dominante, la visibilité et l’organisation des touches en fonction de positions de repos pour la prévention des crampes et du syndrome du canal carpien.

5. De la critique méthodologique

Datation des études : Les études portent sur des populations datées. Et les technologies comme les pratiques graphiques n’étaient pas les mêmes. Ainsi, alors que les claviers ne bougent pas ou peu, ni dans le plan d’organisation des touches (normes ISO), ni à moindre mesure dans l’adjonction ou la substitution de touches (par exemple le € à proximité du $ et à la place des symboles des anciennes monnaies nationales européennes) ou l’apparition de touches techniques (contrôle, shift, command, touches spéciales standardisées ou programmables…), les langues et les pratiques linguistiques évoluent. Dans les pays francophones utilisant des claviers AZERTY, la Récente simplification de l’orthographe et l’apparition du point médian ont bouleversé les pratiques tapuscrites.

Évolution des méthodes de mesure : De la même manière, les méthodes ont évolué avec l’apparition de nouvelles technologies. Les études anciennes ne bénéficiaient ni d’EEG, ni d’IRM, et la comparaison est donc raisonnablement impossible à cause de cette limite méthodologique. De même, les moyens d’écriture, tant en ce qui concerne le stylet (crayon, plume, pointe Bic, feutre…) que les supports (papier, formats, cahiers ou feuilles, quadrillage, etc.) ont évolué et ne sont pas comparables. Les contraintes temporelles des prises de notes ont changé (à l’université, cours au tableau à la craie, sur support vision projeté, ou animé). L’apparition de l’Internet et des outils d’aide ou de suppléance d’IA consultables, parfois en fond, pendant la prise de notes, les enregistrements avec retranscription structurée, les autres aides numériques et l’apparition du travail collaboratif ont révolutionné à la fois la nécessité et la forme de la prise de notes et donc de l’activité graphique. Autant de contraintes ne sont pas prises en compte dans les études. Enfin, les études d’imagerie ne donnent que des statistiques (moyennes, variances) obtenue sur des temporalités incohérentes par rapport à l’immédiateté du geste graphique, laissant le doute sur la non-détection de fonctions de recyclage discrètes ou de faible ou au contraire très longue constante de temps.

Aptitudes nouvelles : Certains anciens ont connu l’époque de l’encrier et de la plume Sergent-major, du stylo à pompe avec le flacon d’encre, de celui à cartouches, de la pointe Bic, du feutre, du roller, du clavier de la machine à écrire, de celui d’ordinateur, puis du clavier virtuel de la tablette ou du smartphone. Parallèlement, ils ont été confrontés à l’évolution des supports, du cahier à marge, aux grands et petits carreaux, au papier blanc, et pour certain au tableau noir à la craie puis au tableau blanc au feutre. Ils ont vu combien de personnes ont été éliminées du dispositif scolaire puis universitaire pour mal maîtriser les outils d’écriture. L’usage du clavier supprime, ou transforme, cette perspective de filtre, uniformisant les aptitudes de prise d’information. De plus, les nouveaux outils de traitement de texte et d’aide à la mise en page, ainsi que ceux de support à la conceptualisation et au traitement par IA des écrits, révolutionnent la problématique en ouvrant à l’étude de nouvelles aptitudes qui sont aujourd’hui maîtrisées par les jeunes populations.

Conclusion

Gardons-nous des conclusions dans un domaine de fortes contraintes méthodologiques où les comparaisons ne sont possibles ni en fonction des pratiques, ni selon les environnements et des usages d’outils radicalement différents. Néanmoins, on est interpellé par des constats de modification cérébrale en fonction de la disparition d’une aptitude neuralement recyclée, De plus, au timbre du bon sens, s’en remettre exclusivement au clavier, dont on rappelle qu’il est de conception datée et surtout décidée par d’autres, rend dépendant des outils numériques, et donc des contraintes d’énergie et de batterie, de réseaux et de connexion, de disponibilité des services et du matériel… En l’absence de ces outils et des moyens de leur usage, absence qui peut être transitoire ou durable avec, dans les deux cas, des conséquences distinctes, la capacité comportementale à produire un écrit structuré et rapide peut se retrouver fortement compromise alors que l’aptitude compensatoire de graphomotricité et à la mobilisation des fonctions associées a été non ou mal acquise, ou perdue.

Il est surtout facile, grâce a un appareil photo intégré ou à un scanner assidue à une imprimante, ce qui est banal, de transformer aisément du texte manuscrit en texte numérisé consultable à la fois sur écran ou par impression, que de ne pas disposer de texte écrit en devant reconstituer à posteriori des notes approximatives d’un texte qu’on n’aurait pas saisi, faute de ne plus savoir le faire. 

Conclusion : à la main, écrivez ! Vous sauverez  à la fois votre cerveau et votre savoir.

BIO - La perte cérébrale des jeunes agraphiques

  Ecriture

Une suite d’articles récents pointe un phénomène nouveau : l’agraphie culturelle des jeunes.

L’agraphie par désapprentissage

Selon ces études, un grand nombre de jeunes ont des difficultés avec l’écriture. Dans le pire des cas, ils ne savent plus ou n’arrivent plus à écrire, par désapprentissage, dans les autres cas, ils éprouvent des difficultés au-delà de quelques mots dans les pires cas, ou de quelques lignes, manifestant pour certains le symptôme, aujourd’hui si mal nommé, de la « crampe de l’écrivain ».

L’écriture manuscrite est un processus d’origine culturelle, les humains ne portent aucun gène de l’écriture, comme pour la nage ou l’exercice d’instruments musicaux, artisanaux ou informatiques. Mais elle constitue un ancrage sensori-moteur majeur civilisationnel, et son altération chez le sujet performant, était jusqu’ici considérée, de manière clinique, comme une grave pathologie.

Et dans le cerveau

On sait que la capacité d’expression graphique, ou graphomotricité, bien qu’elle soit non innée, repose sur l'organisation de réseaux spécifiques. Cette stabilisation cérébrale est due à un mécanisme de plasticité nommé « recyclage neuronal » ou « recyclage cérébral » (Neuron DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuron.2007.10.004).

Ainsi, on connaît depuis l’observation systématique neuropsychologique documentée depuis la fin du XIXe siècle, des zones spécialisées dans l’écriture (idem pour la pratique musicale). Ainsi la graphomotricité recrute plusieurs réseaux et dépend de l’intégrité de l'hémisphère gauche chez les droitiers. Des observations modernes, par analyse électroencéphalographique (EEG) et plus récemment par imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), ont confirmé les travaux des neuropsychologues, en précisant cependant une dissociation composante motrice et composantes linguistique et cognitive (Human Brain Mapping DOI: https://doi.org/10.1002/hbm.1023, Pratiques linguistique en littérature, didactique DOI: https://doi.org/10.4000/pratiques.3175, Cortex DOI: https://doi.org/10.1016/j.cortex.2016.11.018).

1. L’Aire d'Exner (GMFA) ou centre moteur de l'écriture

La zone la plus étudiée concernant l’expression de l'écriture graphique est l'aire d'Exner (Graphemic/Motor Frontal Area). Située dans la partie postérieure du gyrus frontal moyen gauche, juste en avant du cortex moteur primaire (à la jonction avec le gyrus précentral), elle sert d'interface en convertissant les représentations orthographiques abstraites (les lettres) en programmes moteurs précis (les mouvements de la main pour tracer les lettres) (BMC Neurology DOI: https://doi.org/10.1186/s12883-026-04939-w)

2. Les réseaux de planification et d'exécution motrice

Ils ne sont pas spécifiques de l’écriture, mais de l’usage manuel et plus particulièrement et digital. En effet, l’écriture ne se limite pas aux seules dimensions graphémiques strictes, mais nécessite la coordination fine des doigts. Cela mobilise plusieurs autres structures motrices.

Le lobule pariétal supérieur gauche (LPS) et la marge du sillon intrapariétal gèrent l'imagerie graphique spatiale (par exemple l’adéquation de la motricité à la forme géométrique des lettres à tracer) et la programmation visuo-motrice (qui assure le contrôle en feed-back de la main en contexte, sur la feuille ou sur un autre support).

Le cortex moteur primaire et le cortex somato-sensoriel de la main, situés face à face le long du sillon de Rolando, permettent la commande et le contrôle de l'exécution musculaire directe des mouvements de la main et des doigts. Ils ne sont pas spécifiques à des gestes précis, mais concernent plutôt l’aspect mobilisation de l’organe digital. L’aire motrice supplémentaire est également activée, comme le cortex préfrontal impliqué dans l’anticipation du geste.

Le cervelet antérieur montre une activité de coordination, assure la fluidité, le rythme et la force du tracé de la main dominante.

3. Les zones linguistiques associées

Pour pouvoir tracer une lettre, un mot, une phrase, le cerveau doit récupérer sa forme orthographique et sa signification sémantiquement. Les IRM montrent des activations des zones du langage. Sont concernées l'aire de Broca et l'aire de Wernicke, qui sont les deux principales régions du cortex cérébral consacrées au langage, reliées par le faisceau arqué (Current Opinion in Neurobiologie DOI: https://doi.org/10.1016/j.conb.2012.10.002), ainsi que d’autres zones plus spécifiques (Cortex DOI: https://doi.org/10.1016/j.cortex.2021.11.021)

L’aire de la forme du mot visuel — VWFA (Visual Word Form Area) est située dans le gyrus fusiforme gauche. Son activité est corrélée à l’activité de mémoire visuelle des mots et des lettres (Pratiques DOI: https://doi.org/10.4000/pratiques.3175)

L'acte d'écrire ne repose donc pas sur une seule ou deux zones cérébrales qui auraient été recyclées (recyclage neuronal), l’une par apprentissage cognitif et l’autre par pratique manuelle apprise, mais mobilise un circuit complexe impliquant de nombreuses structures et reliant l’aire d’Exner et le cortex pariétal supérieur avec le cervelet et les zones temporales et temporo-pariétales, ainsi que les zones visuelles occipito-pariétales, impliquées à la fois dans la sémantique, la programmation motrice, la motricité, la régulation du geste, et le feed-back à la fois somato-sensoriel et visuel.

 

Les effets de la transition numérique

L'abandon quasi-généralisé de la pratique graphomotrice au profit de la dactylographie (en distinguant saisie sur clavier réel et sur clavier virtuel) concerne tout particulièrement les jeunes générations qui n’ont ni eu le temps à consacrer à l’exercice, ni l’investissement pédagogique, ni la motivation de l’apprentissage long et fastidieux de l’écriture manuelle. Ce basculement est à analyser à la fois sous l'angle des usages culturels, sous celui de la performance et de l’efficacité communicationnelle, mais également à l’éclairage des données de la neurophysiologie quantitative. On ne trouve pas encore d’étude de psychologie cognitive qui s’intéresserait à la relation entre connectivité cérébrale et dynamique des apprentissages, c’est-à-dire sur les conséquences cérébrales de ce non- ou dés-apprentissage.

De la graphie à la tape digitale

L'acte d'écrire à la main constitue une tâche visuospatiale, motrice et haptique complexe, alors que la frappe dactylographique ne repose sur la répétition, le plus souvent réduite à l’usage d’un seul doigt par main, de mouvements stéréotypés de pressions identiques de conventionnellement spécialisées. La trajectoire graphique d'un tracé sollicite une programmation, une coordination et un contrôle fins, continus et adaptés à un cadre d’écriture contraint qui évolue avec l’avancée de l’écriture. La dactylographie s’exonère de ces complexités en tapant à la suite, le logiciel de traitement de texte simplifiant la disposition spatiale et la longueur des mots ou des phrases. Le contrôle se fait à postériori, comme le plus souvent celui de la grammaire ou de l’orthographe : on corrige et on ne prévoit plus.

Les enregistrements électroencéphalographiques (à haute densité - hd-EEG) qui comparent la production manuscrite et la dactylographie mettent en évidence différents faits remarquables (Frontiers in Psychologie DOI:https://doi.org/10.3389/fpsyg.2023.1219945 – Psychological Science DOI: https://doi.org/10.1177/0956797614524581).

L'écriture manuscrite sollicite une connectivité étendue, remarquable dans les bandes de fréquences theta et alpha, liée à la communication à longue distance entre les aires somatosensorielles, lagagières, visuelles et motrices du cortex. Cette synchronisation oscillatoire accrue accompagne l’intégration multisensorielle, de l'intention motrice aux afférences motrices et proprioceptives des doigts avec retour visuel. Elle renforce la demande de plasticité synaptique et de recyclage neural. À l'inverse, la dactylographie restreint cette sollicitation aux circuits moteurs stéréotypés, réduisant la densité des réseaux fonctionnels mobilisés, avec un abandon des contrôles rétroactifs au bénéfice de l’usage des automatismes d’IA et d’un « langage texto » appauvri, sorte de novlangue de tapuscrit, avec des utilisateurs qui adaptent par simplification leur code (abréviation, expression phonétique, icônes) à la rapidité et la simplicité du clavier.

Répercussions cognitives : encodage, mémoire, contrôle, sémantique

Le coût attentionnel et la performance de vitesse d'exécution entre écriture et frappe sont deux éléments distincts. Ils modifient chacun la qualité mais aussi la structure du traitement de l’information.

En ce qui concerne le temps, la longue constante imposée par la motricité amène à un contrôle continu, un reformage cognitif et une réorganisation motrice continus, dans une pensée en temps réel (au delta du délai psychomoteur). Cette constante de temps permet une prise de sens quasi-transcriptionnelle associée à une anticipation longue et un traitement sémantiquement approfondi que n’autorise pas l’immédiateté des automatismes tapuscrits. Les études menées chez les jeunes apprenants, l'expérience motrice de la confection d'une lettre participe directement à la constitution de sa représentation mentale (Acta Psychological DOI: https://doi.org/10.1016/j.actpsy.2004.10.019).

Pour la mobilisation mnémonique, l’encodage en mémoire à court et à long terme est complètement différent. Le temps de la graphomotricité amène à une organisation active continue du niveau de l’idée et de la phrase, alors que la dactylographie privilégie le mot à mot, considéré comme un obstacle à l’écriture graphique. La profondeur du traitement est donc moindre en ne facilitant pas les constructions pour privilégier les accès directs à des mini-programmes. Cela peut expliquer les nombreuses redites et systématisation d’expression et donc un traitement sémantique « de surface ». La discrimination spatiale entre lettres et la liaison graphique implique des procédures de désambiguïsation, le maintien de l’horizontalité et la compression pour l’alignement des marges mobilisent des aptitudes de gestion de l’espace qui échappent aux automatismes de la rédaction sur machine. Cette disparition des gnosies visuo-constructives et de l’adaptation aux différentes formes de graphie, notamment en lecture, altère les processus en de contrôle.

De quoi s’alerter et proposer des protocoles compensatoires pour permettre aux jeunes générations agraphiques de compenser les acquis de l’humanité depuis les IIIème/IIème siècles avant J.C., notamment avec l’usage de supports souples écrits à l'encre avec des stylets (postcunéiforme), puis avec les écritures cursives et liées, consolidant l'association entre motricité fine du geste graphomoteur continu, représentation visuelle, capacités sémantiques, mémoire et pensée.