Modélisation et raisonnement sur les émotions

Quel rapport existe-t-il entre l'informatique et la psychanalyse ? A priori, aucun, si ce n'est Eliza (Joseph Weizenbaum, 1966)… Cependant, cette interrogation devient moins triviale si l'on se demande pourquoi un informaticien s'intéresserait aux émotions. En effet, tant que l'informatique sera le fait d'êtres humains, pour des êtres humains, il sera nécessaire de composer avec les caractéristiques des agents humains impliqués. Et, ceux-ci, quoi que l'on en dise, sont fondamentalement des agents émotionnels. Les émotions sont donc à prendre en considération dès que l'informatique se situe dans le cadre de l'interaction Humain-Machine, ce qui est précisément le cas avec les agents conversationnels animés, d'autant plus lorsque les utilisateurs ne sont pas experts.

Du fait de ma formation en psychologie, et après avoir rappelé l'omniprésence des émotions dans notre vie quotidienne, je m'attacherais principalement dans ce dossier à présenter les émotions selon les perspectives psychologiques et neurologiques, pour finir en évoquant rapidement des applications possibles dans le domaine de l'informatique. Je ne traiterais donc pas d'implémentation, mais seulement de théories relatives aux émotions et ce dont en font certains chercheurs. De même, je tiens à souligner le fait que le rapport entre les systèmes multi-agents et les émotions peut se concevoir de deux manières, selon (1) que l'on souhaite engendrer des agents dotés chacun de caractéristiques émotionnelles (reconnaître les émotions d'autrui, et/ou avoir des émotions, et/ou émettre des stimuli qui puissent être interprétés comme émotionnels par un autre agent, humain ou non), ou (2) que l'on souhaite construire un système émotionnel à l'aide d'un système multi-agents (où chaque agent n'aurait rien d'émotionnel). Ce point sera illustré dans la partie relative aux applications.

Des émotions, partout où l'on regarde !

"Le goût est dans notre tête, non dans ce que l'on mange. Dans l'assiette, il n'y a que des molécules."

Ces quelques mots de Michel Kreutzer, professeur d'éthologie et cognition comparée à Nanterre, illustrent parfaitement, à mon sens, l'idée selon laquelle un contexte donné n'a pas de valeur en soi et que sa signification dépend avant tout de l'observateur. Il prend une valeur affective selon le regard qu'on lui porte.

Nous passons notre temps à interpréter, à donner du sens aux signaux que nous recevons de l'environnement. Or, la perception est un phénomène plus complexe qu'il n'y paraît de prime abord.

Comme nous le verrons plus en détail ultérieurement, lors de toute perception (sauf l'olfaction), les signaux sensoriels sont acheminés jusqu'au centre du cerveau, dans le thalamus, une structure servant de relais distributeur entre les cellules sensorielles et le cortex cérébral. De là, des signaux partent selon deux voies, l'une courte (vers le système limbique), l'autre longue (vers le cortex cérébral), afin de remplir des fonctions complémentaires.

La voie courte correspond globalement à la voie émotionnelle. Elle permet à l'organisme de se préparer à l'action en s'orientant vers une réponse stéréotypée (innée ou acquise)… et surtout, rapide (facteur essentiel lorsqu'il est question de survivre dans un environnement hostile).

La voie longue, quant à elle, correspond globalement à la voie rationnelle. Elle permet une analyse élaborée de la situation, apportant la flexibilité qui manque à la voie courte en nuançant les informations.

En bref, toute entrée fait parallèlement l'objet d'une analyse globale par la voie émotionnelle, plus rapide, et d'une analyse spécifique par la voie corticale. Il ne faut donc pas se leurrer, l'émotion est essentielle. Sans elle, pas de mémorisation, ni de prise de décision. Elle n'est pas le parasite de la raison que l'on a longtemps cru. En préparant l'organisme à l'action et en réduisant la complexité des problèmes rencontrés (à l'aide d'heuristiques), elle constitue le socle permettant à la raison de fonctionner (relativement) efficacement.

Sachant cela, est-il étonnant de constater que certains tentent d'en tirer profit ? Depuis quelques temps déjà, les stratégies marketing se sont étoffées de considérations émotionnelles, afin de communiquer non plus directement avec l'intellect, mais indirectement, par la voie émotionnelle, dans le but d'orienter le comportement du consommateur "à l'insu de son plein gré", dans un sens qui corresponde à celui de l'annonceur. Mais, ce phénomène n'est pas spécifique aux publicitaires, puisqu'il se retrouve à la base même des entreprises, au niveau des bureaux d'étude. Tel est l'objet du « design émotionnel » ( emotional design ).

Les métiers du design s'adressent directement au "cerveau émotionnel" en lui proposant des couleurs, des formes, des touchers... Le "cerveau émotionnel" réagit à ces stimuli et vit cela comme autant d'expériences, alors mises en mémoire. On peut dire que ces facteurs constituent la programmation du cerveau. Ce cerveau fonctionne donc en gérant le passé et en s'adaptant en permanence au présent. On comprend l'importance qu'il revêt vis à vis du design : il interprète les codes établis par les designers. Quand on sait que l'orientation des choix s'effectue dans ce "cerveau émotionnel" on mesure l'importance fondamentale de développer la partie émotionnelle au cours de l'élaboration du design d'un produit. Parler de « design émotionnel » est donc un pléonasme.

Donald Norman a un cursus en sciences de l'ingénieur et en sciences sociales, avec une expérience à la fois académique et industrielle. Il est actuellement professeur d'Informatique, de Psychologie, et de Sciences Cognitives à la Northwestern University et Professeur émérite à l'Université de Californie, San Diego.

Pour lui, le design comprend trois principaux aspects : viscéral, comportemental et réflexif. (1) Le design viscéral ( visceral design ) a directement trait à l'esthétisme, au plaisir ressenti à contempler l'apparence des objets. (2) Le design comportemental ( behavioral design ) renvoie à l'utilité des objets et à leur facilité d'utilisation. (3) Enfin, le design réflexif ( reflective design ) concerne la rationalisation et l'intellectualisation d'un produit, ce qu'il permet de raconter à son sujet (technique, histoire…), ce qu'il apporte à l'image, à la fierté de son propriétaire. C'est donc avec ces trois aspects qu'il est nécessaire de composer lors de la conception de toute chose destinée à être utilisée par un agent humain.

Comme nous venons de le voir, les objets, outre leurs caractéristiques fonctionnelles, ont aussi une forte charge humaine et affective, qu'ils transmettent principalement par l'intermédiaire de la modalité sensorielle sur laquelle on s'appuie le plus spontanément pour interagir avec le monde, la vue. Ce rapport étroit entre l'émotion et l'image conduit ainsi le sociologue allemand Norbert Bolz à considérer la communication visuelle comme étant imbattable dans la lutte pour l'attention. Pour lui, "une bonne photo allie communication et fascination. Ainsi, la photo se différencie d'autres médias de communication et peut dissimuler sa communication au sein de la perception [Note de moi-même : par l'intermédiaire du système limbique, la voie émotionnelle]. Cela rend la communication par l'image moins évidente, et, par conséquent, également moins facilement critiquable que la communication orale, par exemple. Les bonnes photos ne se contentent pas de communiquer, mais, grâce à leur valeur de fascination, elles protègent en quelque sorte la communication de toute forme de critique".

Dans les années 1920, Karl Bühler (psychologue de l'école de Vienne, ayant eu une forte incidence sur Karl Popper) élabora sa théorie du plaisir fonctionnel des sens. Toujours selon Norbert Bolz, "cela signifie, en simplifiant les choses, que nos sens ne nous sont pas donnés uniquement pour survivre, pour traiter des données, mais que nous avons plaisir à les satisfaire. Tout comme nous avons envie de bouger, de regarder ou d'écouter quelque chose, pas seulement parce que cela est instrumentalement judicieux, mais parce que cela fait plaisir. Anthropologiquement, ce plaisir est donc profondément enraciné dans l'homme.
Un deuxième aspect de ce plaisir fonctionnel des sens est le caractère modulable des sentiments. Vous serez peut-être surpris d'apprendre que les sentiments sont modulables, mais c'est précisément ce qu'atteint la réalité de l'image. Car, dans la monotonie du quotidien, les sentiments de la plupart des gens n'ont plus d'adhérence. Nous avons de grands sentiments mais nous ne pouvons pas les vivre. Et telle est l'explication simple des « médias de masse » : ils offrent justement des clichés de sentiments, des « soap operas », où nous pouvons inscrire nos sentiments. Et cela réussit, avant toute chose, grâce à de bonnes images prégnantes. Des images qui déclenchent ces stimuli optiques, qui nous conditionnent en quelque sorte. Et notre comportement quotidien peut, en très grande partie, être prodigieusement séduit par des images. Le « design émotionnel » signifie donc qu'il y a des clichés-clés, parmi les images, pour les sentiments. Celui qui l'exprime dans des images est celui qui communique avec le plus de succès. Car, pour les sentiments, la même chose est valable que pour les images : on ne peut pas les renier".

Cependant, on doit noter qu'il existe certaines limites à la portée du design émotionnel… heureusement ! Chaque individu reste son propre producteur de représentations, en fonction de l'activité de son système d'émotions et de sentiments et, en arrière-plan, en fonction d'un maintien satisfaisant de ses équilibres internes. Il n'est donc pas accessible à n'importe quelle pensée ou idée que pourrait lui suggérer la société. Il ne sélectionne, retient et développe que celles correspondant à ses humeurs, celles que, si l'on peut dire, il aurait pu lui-même émettre.

Pour un petit exemple de design émotionnel, on pourra visiter la homepage de Pieter Desmet.

L'émotion des psychologues.

Il est toujours tentant d'opposer la sphère des émotions et celle des cognitions, d'autant qu'au sein même de la psychologie, chacune de ces sphères a pendant longtemps été représenté par des disciplines s'ignorant superbement : par exemple, l'approche cognitive dite "classique" pour les cognitions, faisant ressembler l'humain à un automate, et l'approche psychanalytique pour les émotions, situant l'humain à la limite de la raison.

Fort heureusement, un tel dualisme est dépassé depuis longtemps. Car, en distinguant ainsi ces deux approches, on met en évidence certains mouvements entre ces deux sphères. Il n'y a pas indépendance. En effet, on peut dire que les affects sont premiers et relativement autonomes par rapport à la cognition puisque les réactions émotionnelles sont flagrantes, inévitables, globales, difficiles à verbaliser et à contrôler (rougissement, sensation de souffle coupé, etc.)… cependant, les affects découlent aussi des perceptions et impliquent une analyse de la situation (de type inconscient). De là, on peut dire que les émotions reflètent des changements constants dans les transactions entre l'individu et l'environnement.

Mais, comment définir plus précisément ce qu'est une émotion ? Ce que l'on sait, c'est qu'une émotion associe :

L'importance et la place de ces différents éléments dans la survenue de l'émotion varient selon les théories.

Pour des auteurs comme Scherer , les émotions ne sont plus conçues en terme d'état simple de l'organisme, mais comme une séquence dynamique d'états variables, autrement dit, comme un processus. En voici les composantes que propose Scherer :

La fonction fondamentale des processus émotionnels se situe dans une perspective darwinienne de l'évolution en favorisant l'adaptation de l'organisme à son environnement. L'émotion permet le découplage entre la réception d'une stimulation (intérieure ou extérieure) et la réaction. Elle correspond à ce qui se passe entre les deux. Sa fonction est adaptative car elle permet une flexibilité importante du comportement, par l'intermédiaire d'un traitement complexe d'informations complexes.

Une illustration de cette conception en terme de processus pourrait être celle de Frijda :

Mais, les émotions ont aussi une dimension sociale. Notamment, la composante d'expression motrice et faciale permet de communiquer à autrui l'ébauche d'action de l'individu. De là, deux aspects sont à considérer :

Pour Paul Ekman, il existe des catégories universelles d'émotions, associées de façon univoque à des expressions faciales. Ce qui lui permet de définir la joie, la tristesse, la peur, la colère, la surprise et le dégoût comme étant les 6 émotions de base. Pour ce faire, Ekman et Frisen ont mis au point un ensemble de photographies testées auprès de grandes populations de différentes cultures et ont élaborés un outil de codage des expressions faciales en terme de label émotionnel : le FACS (Facial Action Coding System). En bref, ils ont mis au point des outils, mais pas de théorie. Un autre problème est l'aspect statique de leur approche catégorielle, tandis que les émotions sont dynamiques.

Expression des 6 émotions de bases d'Ekman :
Colère, peur, surprise, dégoût, joie, tristesse.
(image extraite du site de l'UCSC Perceptual Science Lab où figure une bonne bibliographie relative à Paul Ekman, aussi disponible sur son site)

Avec une approche dimensionnelle comme celle de Russell, où les expressions émotionnelles sont appréhendées en 2 dimensions bipolaires non-indépendantes (un axe « déplaisir/plaisir » et un autre « somnolence/éveil »), il devient possible d'étudier les variations de l'expérience émotionnelle selon l'âge et de se rendre ainsi compte que (1) la pertinence des réponses augmente avec l'âge et que (2) certaines expressions émotionnelles sont plus faciles à reconnaître que d'autres (Joie > Tristesse > Colère > Peur > Dégoût > Surprise). Chez l'humain, les capacités discriminatives sont très précoces (environ 2 mois), mais les capacités d'identification (capacité à nommer l'expression émotionnelle) et de reconnaissance (capacité à retrouver quelle expression émotionnelle correspond à telle émotion) surviennent plus tard (entre 3 et 10 ans). On sait aussi que les émotions de bases sont celles qui sont reconnues le plus facilement et que les expressions émotionnelles positives sont reconnues plus facilement que celles négatives. La surprise, cependant, a un statut particulier. En effet, elle est reconnue aussi aisément que les autres émotions de base, mais, son identification est plus difficile.

Pour une illustration de la quantification portant sur l'identification des émotion selon l'expression faciale (avec une analyse factorielle des résultats et la répartition selon 2 axes – éveil et valence), on pourra aller visiter ce site.

Pour quelques articles, la plupart disponibles en ligne, relatifs aux expressions faciales des émotions, aux relations avec l'activité cérébrale, en passant par les émotions de base... ce site.

L'émotion des neurologistes.

Tout commence avec le philosophe et psychologue américain William James (1842-1910) : pour lui, les modifications corporelles (augmentation du rythme cardiaque, variation de la tension artérielle, de la sudation…) sont la cause et non la conséquence des émotions. Ce renversement de perspective conduira, dans les années 90, le neurologue américain Antonio Damasio à découvrir l'interdépendance des processus cognitifs, physiologiques et émotionnels, qu'il formalisera dans son hypothèse des "marqueurs somatiques". Sa théorie, reposant sur des expérimentations cliniques, montre que sans émotion l'individu ne peut vivre en société. Cette hypothèse des "marqueurs somatiques" d'Antonio Damasio constitue le fondement de toutes les théories des émotions en neurosciences. Tout part du constat expérimental que deux mécanismes (agissant seuls ou de manière combinée) sont à l'œuvre au cours d'une prise de décision : la voie de la raison, qui utilise les connaissances et la logique, et un mécanisme par lequel l'émotion rétrécit le champ de la décision, simplifiant la tâche de la raison (ça ne vous rappelle pas quelque chose ?).

Schématiquement, la voie de l'émotion correspond aux projections du thalamus sur une structure proche de celui-ci, appelée amygdale. Il s'agit d'une zone liée à l'apprentissage, notamment des expériences de succès et d'échec, de récompense et de punition.
Conjointement à cette voie courte, une voie longue, issue elle aussi du thalamus, projette sur les cortex sensitifs primaires où se déroulent des traitements plus élaborés. Les nouvelles informations sont alors comparées avec celles du système limbique (hippocampe, amygdale…), liées aux émotions et à la mémoire. Enfin, le cortex orbito-frontal permet de moduler la valeur de la situation telle qu'elle est analysée par l'amygdale, ce qui fournit les informations nécessaires au cortex moteur pour déclencher une réponse comportementale (théoriquement) adaptée à la situation.

Le souvenir des émotions passées, réactivé par un circuit neuronal qui prend en compte les modifications corporelles liées à l'émotion, va ainsi influencer ("marquer") la décision finale en attirant l'attention sur les conséquences à venir ou en interférant avec la raison. Ces marqueurs sont issus de notre mémoire émotionnelle, qui crée peu à peu des catégories (joie, deuil…) reliant l'image d'objets ou d'évènements à des états corporels (somatiques) plaisant ou déplaisants. Le rappel des informations contenues dans ces marqueurs peut être conscient ou inconscient.

Pour une présentation plus complète du « système Damasio », on pourra jeter un œil à la page suivante, dont est extrait ce passage (légèrement corrigé), qui devrait apporter de nombreuses précisions à notre propos (et dont le résumé aurait été fastidieux et vide de sens) :

Les émotions

Les stimuli permettant la mise en œuvre des différents processus vitaux et leur coordination par le cerveau s'organisent, à partir des organes des sens, en messages sensoriels de plus en plus élaborés ( sensations ) lesquels donnent naissance, au-delà d'un certain niveau d'évolution, à des tendances et appétits ( drives , appetites ) puis à des émotions d'appétence ou de rejet produisant des états corporels complexes. Dans la terminologie de Damasio, sensations et émotions ne sont pas nécessairement conscientes. Au contraire, dans la totalité des êtres vivants y compris chez l'homme, elles sont principalement inconscientes.

Les émotions ne sont pas des phénomènes gratuits, mais font partie essentielle de la mise en œuvre des processus vitaux. Elles ont été programmées par l'évolution génétique pour mobiliser le plus efficacement possible les ressources de l'organisme au service du bon fonctionnement des organes sensoriels et effecteurs. Damasio les désigne du nom de " emotions proper ", que l'on pourrait traduire par le terme de "tuteur émotionnel" ou "moteur émotionnel". Il distingue les émotions basiques : énergie, enthousiasme, malaise ; les émotions primaires : faim, plaisir, désir, peur ; et les émotions "sociales" résultant de l'exercice des précédentes dans la vie en société, laquelle est indispensable comme on le sait à la construction des individus, même des plus simples : orgueil, sympathie, indignation, etc.. On a tout lieu de penser que, si les émotions sont difficiles à mettre en évidence chez les organismes relativement simples (insectes, mollusques), elles existent pourtant. En tous cas, on sait maintenant les observer à l'œuvre dans les espèces plus complexes, de la même façon que chez l'homme, même lorsqu'elles ne sont pas entrées dans le champ de la conscience. Dans cette optique, les émotions sont indispensables à la survie.

Les émotions, comme les sensations, mais à un niveau supérieur, se traduisent par diverses modifications corporelles. Celles-ci sont à la fois le signal permettant au cerveau de les enregistrer et le moyen dont dispose l'organisme pour affronter victorieusement les facteurs internes et externes visant à déstabiliser son homéostasie. Ainsi, manifester des signes de colère peut éloigner un adversaire. Là encore, ces modifications corporelles n'ont pas besoin d'être conscientes pour jouer leur rôle protecteur.

Les émotions, facteurs essentiels de la capacité de l'organisme à survivre dans un milieu nécessairement hostile, se déclenchent dès que l'organisme perçoit, sous forme de messages sensoriels simples ou complexes ( sensations ), les indicateurs internes ou externes signifiant le danger ou, au contraire, l'obtention d'un état d'équilibre. Chaque individu est entouré de stimuli générant des émotions ( emotionally competent stimulus , ECS) auxquels il réagit en permanence. L'identification de ces ECS est généralement programmée génétiquement (par exemple la méfiance à l'égard d'un objet non identifié). Mais beaucoup d'ECS sont les produits de l'expérience individuelle , que l'on pourra dire culturelle.

Les processus qui précèdent l'apparition des émotions, et celles-ci elles-mêmes, sont hérités génétiquement, du moins dans leurs grandes lignes. L'évolution individuelle de chacun (sa culture) se borne à individualiser et enrichir ces cadres génétiquement transmis. Les moteurs émotionnels ayant évolué pour optimiser les chances de survie des individus peuvent se révéler mal adaptés ou néfastes dans d'autres circonstances, notamment dans la vie en société moderne. Mais comment espérer que leurs déterminants génétiques puissent cesser d'agir ? C'est là tout le problème du contrat social.

Les sentiments et les pensées

Chez les organismes dotés de pré-conscience ou de conscience, notamment chez l'homme, les mécanismes de survie précédemment décrits et générant des émotions, vont plus loin. Certaines émotions deviennent conscientes. On peut les appeler des sentiments ( feeling ). Ceux-ci, dans leurs formes extrêmes, prendront la forme de passions. Comment définir les sentiments, par rapport aux émotions, outre le fait qu'ils sont conscients et que ces dernières ne le sont pas ? Les sentiments correspondent à la perception d'un certain état du corps à laquelle s'ajoute la perception de l'état d'esprit correspondant, c'est-à-dire des pensées ( thought ) que le cerveau génère compte tenu de ce qu'il perçoit de l'état du corps. Les sentiments et les pensées ne viennent donc pas de nulle part, mais sont adaptés à la situation où se trouve l'organisme. Damasio rappelle que c'était là le point de vue de William James (1842-1910) aussi méconnu en son temps que Spinoza : "le sentiment est la perception du corps réel modifié par l'émotion". C'est donc au sommet seulement de processus empilés ( nesting principle ) qu'apparaissent les sentiments. Du fait que ceux-ci sont conscients, leur importance a été surestimée, tandis que les mécanismes leur donnant naissance, restant inconscients, ont été ignorés ou peu étudiés.

Outre les ouvrages d'Antonio Damasio, on pourra aller jeter un œil à la page suivante, qui offre une bonne illustration des résultats cliniques (et qui présente le cas Phinéas Cage, décrit par Damasio dans L'erreur de Descartes ).

Des ordinateurs joyeux ?

Comme cela était mentionné dans l'introduction, il s'agit ici d'une utilisation particulière des systèmes multi-agents dans le cadre des émotions, puisque Alain Cardon n'a pas pour ambition d'implémenter un agent émotionnel, mais plutôt d'élaborer un système multi-agents dont la fonction serait celle d'un système émotionnel et de l'incorporer dans un système encore plus vaste pour tenter d'en faire émerger une conscience.

Cette conception ouvre un débat intéressant sur la possibilité d'implémenter un agent qui soit réellement émotionnel. On peut effectivement se demander si, comme pour la conscience, il serait nécessaire de passer par la corporéité (boucle perception-action), tellement l'interaction et la complexité sont des notions fondamentales dans ce domaine… Pour dire les choses de manière plus imagée, serait-il possible d'installer sur un ordinateur de base un logiciel qui le transforme aussitôt en agent émotionnel, ou bien faudrait-il disposer d'une structure interactive particulière (nécessitant une période d'apprentissage) ? Rappelons que chez l'humain, tout le corps participe aux émotions… par exemple, on notera le rôle des médullosurrénales (situées au dessus des reins) dans la production d'adrénaline (qui participe à l'éveil de l'activité cérébrale).

Enfin, je n'ai délibérément pas traité des actes de langage et de la possibilité d'en extraire des informations émotionnelles, car, à mon sens, les informations les plus pertinentes s'inscrivent dans la communication non-verbale et échappent souvent aux agents émetteurs. Il serait néanmoins intéressant de considérer l'étude de la communication explicite (orale ou écrite). Pour ce faire, je vous renvoie aux spécialistes (les linguistes, par exemple).

En information de dernière minute, citons le site de Patricia Jaques et Luca Bisognin, Artificial Agents and Affects.

Bibliographie

Voici la bibliographie à laquelle j'ai fait référence, ainsi que quelques éléments complémentaires :

Cardon, A., ( 2000). Conscience artificielle et systèmes adaptatifs , Editions Eyrolles, Paris.

Foot, H.C., Chapman, A.J., Smith, J.R., (1994). Friendships and social relations in children , Wiley and sons.

Norman , D.A., (2004). Emotional Design : why we love (or hate) everyday things , NY : Basic Books.

Oatley, K., Jenkins, J.M., (1996). Understanding emotions . Blackwell Publishers.

Reilly, W.S.N., (1996). Believable Social and Emotional Agents . PhD thesis, School of Computer Science, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, PA.

Reuchlin, M., (1990). Les différences individuelles dans le développement conatif de l'enfant , PUF.

Rimé, B., Scherer, K., (1989). Les émotions, Textes de base en Psychologie , Delachaux et Niestlé.