Cognition

Robert Fludd, Utriusque cosmi maioris scilicet et minoris […] historia, tomus II (1619).

La cognition est l'ensemble des processus mentaux qui se rapportent à la fonction de connaissance et mettent en jeu la mémoire, le langage, le raisonnement, l'apprentissage, l'intelligence, la résolution de problèmes, la prise de décision, la perception ou l'attention. La métacognition désigne la « cognition sur la cognition ». Depuis peu, à l'intersection IA / sciences cognitives, on parle aussi de cognition artficielle et de cognition incarnée artificielle (pour les robots dotés d'une IA et les agents situés, qui sont des systèmes artificiels de type robots, programmes autonomes ou agents intelligents conçus pour perçoir et agir directement dans un environnement réel, en adaptant leur comportement aux conditions locales plutôt qu’en suivant uniquement des règles internes abstraites).

Histoire

Avant de devenir un objet d'étude scientifique au XXe siècle avec l'avènement des sciences cognitives, la cognition a longuement été explorée par la philosophie, notamment dans l'épistémologie et la philosophie de l'esprit. Dès l'Antiquité grecque, notamment au IVe siècle av. J.-C. à travers les traités de Platon et d'Aristote (comme De Anima), les penseurs se sont interrogés sur la nature de la perception, de la mémoire et de la genèse de la connaissance humaine.

Cette transition conceptuelle s'est accélérée au XVIIe siècle avec le rationalisme de René Descartes et l'empirisme de John Locke, jetant les bases théoriques de la structure de l'esprit que la psychologie expérimentale commencera à tester scientifiquement à la fin du XIXe siècle.

À la fin du XIXe siècle, des pionniers comme Wilhelm Wundt en Allemagne ou William James aux États-Unis fondent la psychologie expérimentale, et commencent à tester ces concepts en laboratoire, préparant une future révolution cognitiviste.

Cette « révolution » émerge avec le travail scientifique sur les processus cognitifs initié par un petit groupe de psychologues de Harvard dans la seconde moitié des années 1950, notamment autour de Jerome Bruner,, et de George Miller dans ce qui a été désigné comme la « révolution cognitive »,. Critiques vis-à-vis des échecs du béhaviorisme d'alors qui interdisait toute hypothèse sur le fonctionnement mental, ils vont, au contraire, en témoins de la cybernétique naissante, modéliser le fonctionnement de la pensée sous forme de régulation permanente entre perceptions et actions, et l'unifier, en termes d'apprentissages informatifs et adaptatifs, à l'ensemble des processus mentaux, y compris les émotions et la fonction affective, traditionnellement séparée des processus de (re)connaissance et supposée réservée (à tort) aux uniques thèses psychanalytiques[réf. souhaitée].

Ensuite, on regroupe en général sous le terme de cognition les fonctions dont est doté l'esprit humain (et de certains animaux), et par lesquelles l'individu et le groupe (via la cognition sociale) construisent une représentation opératoire de la réalité, à partir de « a perception, le raisonnement, la mémoire, l'imagination ou les interactions », susceptible en particulier de nourrir nos raisonnements et guider nos actions. Guy Achard-Bayle et Marie-Anne Paveau (2012) insistent sur le fait que la cognition n'est pas qu'un phénomène interne au corps/cerveau, il est aussi interhumain et lié à l'environnement et à des artéfacts humains (écritures notamment)  ;

– « les données cognitives (informations, savoirs, croyances, etc.) se propagent dans l’ensemble du système cognitif constitué par les individus et les agents non humains de l’environnement » ;
– « le contrôle des activités cognitives n’est pas centralisé mais "partagé" ou "distribué" entre les différents agents cognitifs. »

Mais certains chercheurs nuancent la perspective représentationnaliste de la cognition, et la définissent plutôt comme un phénomène essentiellement dynamique et émergent :

- Francisco Varela (avec ses collègues psychologues Evan Thompson et Eleanor Rosch) a introduit le concept d'énaction (selon eux, la cognition n'est pas la représentation d'un monde prédéfini, mais l'émergence d'un monde et d'un esprit à partir de l'histoire des interactions entre le corps (l'organisme) et son environnement).

Cognition artificielle

La cognition artificielle, concept plus récent, désigne l’étude et la conception de systèmes capables de reproduire ou de simuler certains aspects des processus cognitifs humains ou animaux, tels que la perception, l’apprentissage, la mémoire, la résolution de problèmes ou la prise de décision.

Elle s’inscrit dans le champ de l’intelligence artificielle (IA) et des sciences cognitives, et vise à comprendre les mécanismes de la cognition en les modélisant sous forme computationnelle. Les approches contemporaines incluent notamment les modèles connexionnistes, les architectures cognitives (comme ACT‑R ou Soar) et les systèmes d’apprentissage automatique, qui permettent de simuler des fonctions telles que la catégorisation, le raisonnement ou la planification. La cognition artificielle est aussi mobilisée pour étudier la cognition humaine en testant des hypothèses sur des modèles simulés, une démarche qui prolonge la tradition de la modélisation computationnelle en sciences cognitives.

Comparer scientifiquement les performances cognitives humaines et celles des systèmes d'IA est l'un des moyens d’éclairer les mécanismes de traitement de l’information dans le cerveau humain et animal, tout en améliorant la compréhension du comportement des systèmes d’IA et de leurs interactions avec les utilisateurs. Ceci implique de travailler avec des IA explicable (XAI), computationnelles ou expérimentales, pour étudier les processus sous‑jacents aux décisions des modèles d'IA (modèles frontières notamment) et à leurs dynamiques d’interaction avec les humains. Inversement, ces informations peuvent servir de modèles computationnels pour l’étude du comportement humain, mieux ajuster les croyances des utilisateurs qui interagissent avec l’IA, et créer des outils d’évaluation des enjeux d'éthique de l'IA, via une collaboration interdisciplinaire entre éthique, psychologie et intelligence artificielle, afin de soutenir à la fois la recherche en sciences cognitives et la conception d’IA éthiques.

Éléments de définition

Définition

Les cognitions (conscientes et inconscientes) sont des processus mentaux liés à la connaissance, impliquant l’acquisition, la transformation, le stockage, la récupération et l’utilisation de l'information.

Par exemple, ces processus interviennent lors de la lecture, quand des informations d'ordre sensorielles sont perçues, et que des connaissances linguistiques préexistantes sont mobilisées pour interpréter le sens du texte. Ce contenu est ensuite transformé à mesure que différentes idées sont reliées, ce qui conduit au stockage d' informations sous forme de souvenirs et parfois à la formation de croyances,,.

Le rêve nocturne joue un rôle cognitif essentiel en traitant et consolidant les souvenirs émotionnels, en aidant le cerveau à réguler les émotions et à réduire l’intensité des expériences négatives,.

Différentes formes de cognitions sont omniprésentes dans la vie mentale, et de nombreux processus cognitifs se déroulent simultanément. Elles sont essentielles pour comprendre et interagir avec le monde en rendant les individus conscients de leur environnement et en les aidant à planifier et exécuter des réponses appropriées, ,. La pensée est une forme caractéristique de cognition : elle considère des idées, analyse l’information, établit des inférences, résout des problèmes et forme des croyances. Mais la cognition ne se limite pas au raisonnement abstrait ; elle englobe divers processus psychologiques, dont la perception, l’attention, la mémoire, le langage et la prise de décision,.

Il existe un débat sur la question de savoir si, et dans quelles conditions, les émotions, les sentiments et d’autres affects affectent la cognition.

Le terme cognition est utilisé pour désigner non seulement les processus de traitement de l'information dits « de haut niveau » tels que le raisonnement, la mémoire, la prise de décision et les fonctions exécutives, mais aussi des processus plus élémentaires comme la perception, la motricité ainsi que les émotions. Ainsi, selon António Damásio, dans son livre L'erreur de Descartes, les émotions font partie des fonctions cognitives car le raisonnement et la prise de décision ne peuvent pas se faire sans les émotions.

La notion de cognition est souvent étendue au-delà du seul cadre de la cognition humaine, pour inclure tous les processus « intelligents » y compris chez les animaux non humains ou mis en œuvre au sein de systèmes artificiels, comme les ordinateurs.

Sciences cognitives

Article détaillé : sciences cognitives.

Les sciences cognitives rassemblent les domaines scientifiques consacrés à l'étude de la cognition, notamment les neurosciences, la psychologie, la linguistique, l'intelligence artificielle, les mathématiques appliquées à la modélisation des fonctions mentales, l'anthropologie et la philosophie de l'esprit. Cette recherche transdisciplinaire est souvent fédérée par des hypothèses relatives à la nature de la cognition, conçue comme simulation, comme manipulation formelle de symboles ou encore comme une propriété émergeant des systèmes complexes.

Relations entre activités mentales et cérébrales

C'est un sujet (le « problème corps-esprit ») encore débattu et exploré par les sciences contemporaines (psychologie, intelligence artificielle, philosophie, etc.).

Cognition froide contre cognition chaude

Fondée sur la vision propre à la philosophie classique de l'être humain cogitans puis inspirée par la métaphore du cerveau-ordinateur issue de l'intelligence artificielle, l'étude de la cognition humaine s'est d'abord intéressée aux grandes fonctions de l'esprit humain, comme le raisonnement, la mémoire, le langage, la conscience… laissant de côté l'affect, l'instinct ou l'éthique.

Toutefois, bien que nées de ce cadre conceptuel, les sciences cognitives ont assez rapidement brisé ce découpage en montrant les multiples interactions qu'il pouvait y avoir entre, par exemple, l'affect et la mémoire, l'éthique et le raisonnement, etc. Le titre du livre d'António Damásio, (L'Erreur de Descartes) illustre cette évolution : contre René Descartes, qui voit la raison comme proprement humaine et détachée des autres composantes de l'homme, le neurologue oppose une approche dans laquelle émotions et raisonnement interagissent. Par exemple, la mémorisation et l'apprentissage sont plus efficaces s'ils s'accompagnent d'un stimulus émotionnel. La distinction entre émotion et abstraction repose néanmoins sur une base neurologique. Ainsi, une grande partie des sujets souffrant d'une lésion cérébrale dans le cortex préfrontal sont incapables de réagir correctement à une situation émotionnelle, tout en étant parfaitement capables de raisonnements abstraits. L'influence des émotions sur les décisions intéresse l'économie expérimentale, qui a montré que les individus peuvent agir irrationnellement là où les théories économiques classiques postulent la rationalité des agents. Le terme cognition inclut donc aujourd'hui un ensemble très vaste de processus mentaux.

Par ailleurs, les progrès effectués dans l'étude du comportement animal par l'éthologie cognitive ont fait reculer l'idée que la cognition est une spécificité humaine, en montrant que les animaux sont aussi capables de raisonnement et de mémoire. À l'inverse, cette discipline a permis de mieux cerner les facultés cognitives propres à l'homme [Lesquelles ?]. Ces travaux s'inscrivent aussi dans une perspective de la théorie de l'évolution qui cherche à mieux comprendre comment sont apparues et ont évolué les différentes facultés cognitives.

Certains auteurs distinguent une cognition chaude (qui désigne un mode de raisonnement influencé par l’état émotionnel, caractérisé par une pensée rapide, automatique et susceptible de produire des décisions biaisées), d'une cognition froide (correspondant à un traitement rationnel de l’information, indépendant de l’émotion, fondé sur la logique et l’analyse critique) ; Cette dichotomie de l'exécution cognitive est utilisée pour décrire comment les processus mentaux varient selon le degré d’implication affective dans des domaines tels que la psychologie cognitive, clinique, sociale ou développementale et certaines stratégies de manipulations mentales,,,.

Cognition artificielle

Article détaillé : Intelligence artificielle.

Les progrès de l'étude de la cognition humaine et animale ont rapidement fait l'objet de transpositions partielles dans certains systèmes d'information, et dans des applications de gestion des connaissances.

La métaphore souvent utilisée est celle du traitement de l'information, avec une entrée (input), une évaluation (traitement, avec différentes étapes), une réponse ou sortie (output).

En 1979, le psychiatre Aaron T. Beck (1976), fondateur de la thérapie cognitive, considère que le « traitement de l'information » est lié à au moins trois variables :

Cognition située et incarnée

Article détaillé : Cognition incarnée.

Des sciences cognitives à la science de la cognition

Article détaillé : sciences cognitives.

Au sein de ce qu'on appelle la cognition, la pluridisciplinarité de la recherche a changé la façon dont s'organisent les thématiques de recherche en sciences cognitives : elles ne se structurent plus seulement par rapport aux différents objets d'étude traditionnels des disciplines constitutives de ce domaine de recherche (les neurones et le cerveau pour les neurosciences, les processus mentaux pour la psychologie, le comportement animal pour l'éthologie, l'algorithmique et la modélisation pour l'informatique, etc.) mais aussi autour des fonctions cognitives que l'on cherche à isoler les unes des autres. Des chercheurs de plusieurs disciplines se sont collectivement intéressé, par exemple, à la mémoire ou au langage. Cette mutation se manifeste dans l'émergence du vocable : science de la cognition qui traduit, ou revendique, le fait que ce domaine pluridisciplinaire est en passe de se constituer comme une science unifié,.

Troubles de la cognition

Ils peuvent avoir de nombreuses causes, fatigue, infection, vieillissement, certaines traumatismes physiques ou maladies du cerveau ou du système perceptif... ou encore des stress tels que la charge de travail, la température, le bruit...). Selon une méta‑analyse récente, basée sur 25 études longitudinales : environ 18 % des troubles cognitifs légers (MCI) guérissent spontanément (mais avec des taux variant fortement selon le contexte d’inclusion : 8 % dans les études cliniques, contre 25 % dans les études populationnelles ; la proportion atteignant 26 % si seules les études de meilleure qualité méthodologique sont considérées). La réversion vers la normalité semble donc un relativement fréquente, invitant à considérer ces troubles non comme un stade pré‑démentiel inéluctable, mais comme un état hétérogène et potentiellement réversible dans une proportion notable de cas.

On a montré que la HRV (mesure des fluctuations entre battements cardiaque, qui reflète en partie l’activité du réseau autonome central) est, dans une certaine mesure, un marqueur utile des interactions cœur‑cerveau, lié à la santé cognitive et émotionnelle,.

Notes et références

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Voir aussi

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Bibliographie

Articles connexes

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