Bien qu’il reste encore plusieurs années à Fernanda De La Torre dans ses études supérieures, elle voit déjà grand quand il s’agit de ce que l’avenir lui réserve.
“Je rêve d’ouvrir un jour une école où je pourrais apporter ce monde de compréhension de la cognition et de la perception dans des endroits qui n’auraient jamais de contact avec cela”, dit-elle.
C’est ce genre de réflexion ambitieuse qui a amené De La Torre, doctorant au Département des sciences cérébrales et cognitives du MIT, à ce point. Récemment récipiendaire de la prestigieuse bourse Paul et Daisy Soros pour les nouveaux Américains, De La Torre a trouvé au MIT un environnement de recherche créatif et favorable qui lui a permis de se plonger dans la science de pointe de l’intelligence artificielle. Mais elle est toujours animée par une curiosité innée pour l’imagination humaine et un désir d’apporter cette connaissance aux communautés dans lesquelles elle a grandi.
Une voie non conventionnelle vers les neurosciences
La première exposition de De La Torre aux neurosciences n’a pas eu lieu en classe, mais dans sa vie quotidienne. Enfant, elle a vu sa sœur cadette lutter contre l’épilepsie. À 12 ans, elle est entrée illégalement aux États-Unis depuis le Mexique pour retrouver sa mère, l’exposant à une toute nouvelle langue et culture. Une fois aux États-Unis, elle a dû faire face à la personnalité changeante de sa mère au milieu d’une relation abusive. “Toutes ces différentes choses que je voyais autour de moi m’ont poussé à vouloir mieux comprendre comment fonctionne la psychologie”, dit De La Torre, “pour comprendre comment fonctionne l’esprit, et comment il se fait que nous pouvons tous être dans le même environnement et ressentir des choses très différentes.
Mais trouver un exutoire à cette curiosité intellectuelle était un défi. En tant qu’immigrante sans papiers, son accès à l’aide financière était limité. Son lycée était également sous-financé et manquait d’options au choix. Cependant, des mentors en cours de route ont encouragé l’aspirante scientifique et, grâce à un programme de son école, elle a pu suivre des cours dans un collège communautaire pour répondre aux exigences de base en matière d’éducation.
Il a fallu un dévouement inspirant à son éducation, mais De La Torre est arrivée à l’Université d’État du Kansas pour ses études de premier cycle, où elle s’est spécialisée en informatique et en mathématiques. À Kansas State, elle a pu avoir son premier vrai goût de la recherche. « J’étais simplement fascinée par les questions qu’ils posaient et par tout cet espace que je n’avais pas rencontré », déclare De La Torre à propos de son expérience de travail dans un laboratoire de cognition visuelle et de sa découverte du domaine des neurosciences computationnelles.
Bien que l’État du Kansas n’ait pas de programme dédié aux neurosciences, son expérience de recherche en cognition l’a amenée à un laboratoire d’apprentissage automatique dirigé par William Hsu, professeur d’informatique. Là, De La Torre est tombé amoureux des possibilités d’utiliser le calcul pour modéliser le cerveau humain. Le soutien de Hsu l’a également convaincue qu’une carrière scientifique était une possibilité. « Il m’a toujours fait sentir que j’étais capable d’aborder de grandes questions », dit-elle affectueusement.
Avec la confiance qui lui a été accordée à l’État du Kansas, De La Torre est arrivée au MIT en 2019 en tant qu’étudiante post-baccalauréat dans le laboratoire de Tomaso Poggio, professeur Eugene McDermott de sciences cérébrales et cognitives et chercheur au McGovern Institute for Brain Research. . Avec Poggio, également directeur du Center for Brains, Minds and Machines, De La Torre a commencé à travailler sur la théorie de l’apprentissage en profondeur, un domaine de l’apprentissage automatique axé sur la façon dont les réseaux de neurones artificiels modélisés sur le cerveau peuvent apprendre à reconnaître des modèles et à apprendre.
“C’est une question très intéressante car nous commençons à les utiliser partout”, déclare De La Torre à propos des réseaux de neurones, citant des exemples allant des voitures autonomes à la médecine. “Mais, en même temps, nous ne comprenons pas entièrement comment ces réseaux peuvent passer de ne rien savoir et d’être simplement un tas de chiffres à produire des choses qui ont du sens.”
Son expérience en tant que post-bac a été la première véritable opportunité pour De La Torre d’appliquer les compétences techniques en informatique qu’elle a développées en tant que premier cycle aux neurosciences. C’était aussi la première fois qu’elle pouvait se concentrer pleinement sur la recherche. « C’était la première fois que j’avais accès à une assurance maladie et à un salaire stable. C’était, en soi, une sorte de changement de vie », dit-elle. « Mais du côté de la recherche, c’était très intimidant au début. J’étais anxieux et je n’étais pas sûr d’avoir ma place ici.
Heureusement, De La Torre dit qu’elle a pu surmonter ces insécurités, à la fois grâce à un enthousiasme sans vergogne croissant pour le domaine et grâce au soutien de Poggio et de ses autres collègues du Département des sciences cérébrales et cognitives du MIT. Lorsque l’occasion s’est présentée de postuler au programme de doctorat du département, elle a sauté sur l’occasion. “C’était juste de savoir que ces types de mentors étaient là et qu’ils se souciaient de leurs étudiants”, explique De La Torre à propos de sa décision de rester au MIT pour des études supérieures. “C’était vraiment significatif.”
Élargir les notions de réalité et d’imagination
Au cours de ses deux années passées dans le programme d’études supérieures, les travaux de De La Torre ont élargi la compréhension des réseaux de neurones et de leurs applications à l’étude du cerveau humain. En collaboration avec Guangyu Robert Yang, chercheur associé à l’Institut McGovern et professeur adjoint aux départements de sciences du cerveau et cognitives et de génie électrique et informatique, elle s’est engagée dans ce qu’elle décrit comme des questions plus philosophiques sur la façon dont on développe un sens de soi. en tant qu’être indépendant. Elle s’intéresse à la façon dont cette conscience de soi se développe et pourquoi elle pourrait être utile.
Le principal conseiller de De La Torre, cependant, est le professeur Josh McDermott, qui dirige le Laboratoire d’audition computationnelle. Avec McDermott, De La Torre tente de comprendre comment le cerveau intègre la vision et le son. Bien que la combinaison d’entrées sensorielles puisse sembler être un processus de base, de nombreuses questions restent sans réponse sur la façon dont notre cerveau combine plusieurs signaux en une impression ou une perception cohérente du monde. De nombreuses questions sont soulevées par des illusions audiovisuelles dans lesquelles ce que nous entendons change ce que nous voyons. Par exemple, si l’on voit une vidéo de deux disques qui se croisent, mais que le clip contient le son d’une collision, le cerveau percevra que les disques rebondissent plutôt que de se traverser. Face à une image ambiguë, ce simple signal auditif suffit à créer une perception différente de la réalité.
“Il se passe quelque chose d’intéressant où notre cerveau reçoit deux signaux nous disant des choses différentes et, pourtant, nous devons les combiner d’une manière ou d’une autre pour donner un sens au monde”, dit-elle.
De La Torre utilise des expériences comportementales pour sonder comment le cerveau humain donne un sens aux signaux multisensoriels pour construire une perception particulière. Pour ce faire, elle a créé diverses scènes d’objets interagissant dans un espace 3D sur différents sons, demandant aux participants à la recherche de décrire les caractéristiques de la scène. Par exemple, dans une expérience, elle combine des images d’un bloc se déplaçant sur une surface à différentes vitesses avec divers sons de grattage, demandant aux participants d’estimer la rugosité de la surface. Finalement, elle espère amener l’expérience dans la réalité virtuelle, où les participants pousseront physiquement des blocs en réponse à la façon dont ils perçoivent la surface, plutôt que de simplement rendre compte de ce qu’ils vivent.
Une fois qu’elle aura recueilli des données, elle passera à la phase de modélisation de la recherche, évaluant si les réseaux de neurones multisensoriels perçoivent les illusions comme le font les humains. “Ce que nous voulons faire, c’est modéliser exactement ce qui se passe”, déclare De La Torre. “Comment se fait-il que nous recevions ces deux signaux, que nous les intégrions et, en même temps, que nous utilisions toutes nos connaissances antérieures et nos inférences de physique pour vraiment donner un sens au monde ?”
Bien que ses deux volets de recherche avec Yang et McDermott puissent sembler distincts, elle voit des liens clairs entre les deux. Les deux projets visent à comprendre de quoi sont capables les réseaux de neurones artificiels et ce qu’ils nous disent sur le cerveau. À un niveau plus fondamental, elle dit que la façon dont le cerveau perçoit le monde à partir de différents signaux sensoriels pourrait faire partie de ce qui donne aux gens un sentiment de soi. La perception sensorielle consiste à construire un sens cohérent et unitaire du monde à partir de multiples sources de données sensorielles. De même, soutient-elle, “le sens de soi est vraiment une combinaison d’actions, de plans, d’objectifs, d’émotions, toutes ces choses différentes qui sont des composants en soi, mais créent en quelque sorte un être unitaire”.
C’est un sentiment approprié pour De La Torre, qui a travaillé pour donner un sens et intégrer différents aspects de sa propre vie. En travaillant dans le laboratoire d’audition computationnelle, par exemple, elle a commencé à expérimenter la combinaison de la musique électronique avec la musique folklorique de son Mexique natal, reliant ses « deux mondes », comme elle le dit. Avoir l’espace pour entreprendre ce genre d’explorations intellectuelles, et des collègues qui l’encouragent, est l’une des parties préférées de De La Torre du MIT.
« Au-delà des professeurs, il y a aussi beaucoup d’étudiants dont la façon de penser m’étonne, dit-elle. “Je vois beaucoup de bonté et d’excitation pour la science et un peu de – ce n’est pas de la nervosité, mais un amour pour des choses très spécifiques – et j’aime juste ça.”
