mardi 20 décembre 2022

Le cancer expliqué par l'évolution ? : LightOfEvolution

L'évolution permet de mieux comprendre le cancer  - une illustration en classe

Le cancer touche de nombreux proches de nos et élèves et parfois même certains élèves.  C'est une maladie à laquelle est attachée de lourdes angoisses et des craintes, alors que des progrès de la recherche en biosciences ont permis à la médecine d'offrir un pronostic bien plus favorable depuis40 ans. Cf. fig 1

Fig 1: les  progrès que la médecine donnent plus d'espoir actuellement. Source: ligue suisse contre le cancer.

Souvent perçue comme une entité douée d'intention malveillante, sournoise, perfide, (Bynum, 2008), l'apparition et les évolutions de la maladie lors de traitements peuvent être comprises en s'inspirant du modèle de (Hanahan & Weinberg, 2000) et en la présentant aux élèves comme la chute successive de 6 barrières (souvent appelé les hallmarks de Weinberg ici) qui nous protègent normalement (Cf. fig. 2). 
1. croissance autonome,  2. insensibilité aux signaux anti-croissance, 3. invasion tissulaire et métastases,  4. potentiel de réplication illimité, 5. angiogenèse soutenue, 6. échappe à l'apoptose. 


Fig 2: Les six barrières qui nous protègent normalement du cancer. Modèle original de Weinberg 2000 [img]. Source: Hanahan, D., & Weinberg, R. A. (2011)


Ce modèle a fait date et permis aux chercheurs de progresser dans les traitements. Il permet aussi de discuter le cancer en classe en termes de modifications génétiques et des effets sur le fonctionnement des cellules.
En utilisant les modèles explicatifs de l'évolution, il a permis aux élèves dans plusieurs classes de comprendre (au sens : être capables d'expliquer et prédire… ) de nombreuses observations (pourquoi le cancer touche plus les personnes âgées, les fumeurs, les porteurs de mutations de gènes réparateurs (BRCA), etc. ) et phénomènes (rechutes, résistances,…) et pourrait aider à dépasser les peurs, et réactions irraisonnées.

Selon le public scolaire, on peut utiliser un modèle plus complet car Hanahan & Weinberg (2011) on élargi leur modèle en 2011 Jump-To-Science : donner envie d'accéder aux
                articles plutot que vulgariser encourage le lecteur à aller vérifier dans l’article d’origine :  ici

Le projet LightOfEvolution.org a été créé en décembre 2021. Il donne accès à des histoires d’évolution, à des activités à faire en ligne et/ou en classe, à des données à analyser manuellement ou à l’aide d’outils bioinformatiques, et à des liens vers les publications scientifiques.
JTS en a déjà parlé :

LightOfEvolution.org propose une nouvelle histoire : l’évolution des populations de cellules cancéreuses

Nous avons mis en ligne aujourd’hui sur notre site LightOfEvolution.org une nouvelle histoire consacrée à l’évolution des populations de cellules cancéreuses. Etudier le cancer en adoptant une vision évolutive permet en effet d’apporter un nouvel éclairage sur la complexité des différents processus en jeu au sein d’une tumeur.

L’évolution des cellules cancéreuses est toutefois difficile à étudier chez les patients. Il n’est pas possible de faire des prélèvements réguliers tout au long de la maladie. La plupart des études prédisent l’évolution des tumeurs à partir de quelques échantillons prélevés ponctuellement et font appel à différents modèles et représentations qui utilisent des notions d’évolution des espèces, d’écologie et de génétique des populations !

Hétérogénéité génétique, compétition pour les nutriments, résistance aux traitements… Evolution linéaire, évolution ramifiée, évolution neutre ou évolution ponctuelle… Mieux comprendre ces processus permet d’avoir un impact sur le traitement !

Cette nouvelle histoire d’évolution et activité est à découvrir sur :

https://lightofevolution.org/cancerevolution/

https://lightofevolution.org/cancerevolution-a-vous-de-jouer/

Le site web LightOfEvolution.org a été créé en décembre 2021. Il donne accès à des histoires d’évolution, à des activités à faire en ligne et/ou en classe, à des données à analyser manuellement ou à l’aide d’outils bioinformatiques, et à des liens vers les publications scientifiques.

Les autres histoires :

Si vous souhaitez que nous venions animer un atelier dans votre classe ou avoir plus d’information, n’hésitez pas à me contacter par mail ou à utiliser la page contact du site : https://lightofevolution.org/contact/#contact

 Marie-Claude Blatter PhD, pour l’équipe Light Of Evolution. Swiss-Prot and SIB Outreach
 SIB | Swiss Institute of Bioinformatics   1, rue Michel Servet - CH 1211 Geneva 4 t +41 22 379 49 11

www.sib.swiss - www.uniprot.org

Références:

  • Bynum, W. F. (2008). History of medicine : A very short introduction. Oxford University Press.
  • Hanahan, D., & Weinberg, R. A. (2011). Hallmarks of Cancer : The Next Generation. Cell, 144(5), 646‑674. https://doi.org/10.1016/j.cell.2011.02.013

mercredi 7 décembre 2022

Intelligence artificielle en éducation ?!??


Conférences          scientifiques 2023,« Opportunités et défis de l'intelligence          artificielle »

Conférences scientifiques Culture & Rencontre au collège de Saussure
en collaboration avec l'Université de Genève.

Comme chaque année lors de ces conférences,  des chercheur-e-s éclairent une facette de leurs travaux qui interpelle les citoyens, et les présentent à un large public.
Cette année, ils-elles nous aideront à comprendre ce qu'est l'intelligence artificielle (IA), présenteront quelques uns de ses potentiels, et discuteront  les enjeux qu'elle soulève dans plusieurs domaines. 

« Opportunités et défis de l'intelligence artificielle »


Voir plus bas et le programme complet ici


Les lecteurs de JTS noteront particulièrement la conférence de
  • Nicolas Szilas : « IA pour l'éducation : à la croisée des chemins entre les intelligences naturelle et artificielle ».  mercredi 25 janvier
JTS discute les très grands enjeux que l'IA soulève, et ils ne sont pas loin… un exemple récent sur l'évaluation automatique en biologie et la rédaction automatique d'argumentation (?) ne laissera pas indifférent (voir plus  bas).  
  • JTS recommande aussi le spectacle : « L'intelligence artificielle en scène : spectacle DSIMON  » Mercredi 15 février – 20h

La question de l'identité face à l'IA sera traitée, sous la forme d'un spectacle confrontant un double virtuel né de l'IA à Simon Senn l'artiste qui a servi de modèle à son double numérique.
Troublant, fascinant 


Les questions délicates que soulève l'intelligence artificielle, ... notamment en éducation

L'intelligence artificielle est un  champ de recherche en expansion ( p. ex détermination des structures de protéine à partir de la séquence par Alpphafold cf. Nouvelle ère de la biologie … numérique), et on voit ses applications se déployer dans de nombreux domaines, suscitant la fascination et l'inquiétude.
 
Les grandes conférences de Saussure seront animées par des chercheur-e-s cette année à expliquer à un large public quelques unes de ces applications - notamment en médecine en gestion des systèmes complexes. La question de l'IA en éducation est encore peu traitée, pourtant...

L'évaluation automatique par IA de la qualité des réponses au même niveau que des enseignants expérimentés ?

A une conférence récente (ERIDOB22), JTS présentait nos recherches sur l'évaluation de la qualité des explications que produisent les élèves en biologie - pour leur donner un feed-back qui les aide à progresser. Dans une autre salle, une chercheure (Ariely et al., 2022) présentait un algorithme produit par IA qui évalue automatiquement la qualité des explications d'un mécanisme biologique: le transport d'oxygène pour l'activité physique (les 3 questions portaient sur les effets de la fumée, de l'anémie et de l'altitude sur l'activité physique). L'évaluation produite par l'IA correspond à 77% à celle des enseignant-e-s qui ont évalué les mêmes réponses. Jump-To-Science : donner envie d'accéder aux articles                plutot que vulgariser encourage le lecteur à aller vérifier dans l'article d'origine :  ici

Est-ce que ce nos évaluations sont plus cohérentes entre enseignant-e-s humains ?
A lire Hadji (1997) qui montre des exemples de questions de math au bac dont l'évaluation varie massivement entre évaluateurs
(15/20 à Lille, et 5/20 à Nancy) …on peut en douter.

Ce qui est positif est que ce type d'algorithme pourrait donner un feed-back automatique personnalisé sur les réponses des élèves, durant les apprentissages, pour les aider à progresser.
Évidemment le spectre de remplacer les enseignants se pointe au loin. Sans doute encore au loin, si l'on observe le très rigoureux formatage des questions et réponses nécessaires à l'IA, mais il vaut la peine de s'intéresser et de chercher à comprendre cette évolution …


L'IA capable de rédaction automatique de mémoires ou TM ... bluffante ?

 Selon un journaliste sur France Inter ici
ChatGPT: Optimizing Language Models for Dialogue"
Un nouveau logiciel de conversation basé sur l'intelligence artificielle bluffe les experts par ses performances, un signe des avancées de cette technologie qui va bouleverser nos vies, et même la géopolitique. Un sujet encore insuffisamment présent dans le débat public.
Tout d'abord, je dois vous assurer que c'est bien moi qui ai rédigé cette chronique. Vous allez comprendre pourquoi j'apporte cette précision essentielle.

Depuis une semaine, la planète tech est en ébullition autour d'un logiciel d'intelligence artificielle qui répond au doux nom de « ChatGPT3 ». Plus d'un million de personnes à travers le monde l'ont déjà testé, et sont bluffées, selon une petite intervention sur franceinter ici "Le bond en avant de l'Intelligence artificielle affole la planète tech"
sur https://www.radiofrance.fr/franceinter/podcasts/geopolitique/geopolitique-du-mardi-06-decembre-2022-1567586 

ChatGPT: Optimizing Language Models for Dialogue"We've trained a model called ChatGPT which interacts in a conversational way. The dialogue format makes it possible for ChatGPT to answer followup questions, admit its mistakes, challenge incorrect premises, and reject inappropriate requests. ChatGPT is a sibling model to InstructGPT, which is trained to follow an instruction in a prompt and provide a detailed response."

Dans le tutoriel, JTS a essayé ChatGPT3 sur une question délicate en éducation:
How do you understand the tension between science and militancy ?
Voici la réponse brève qui apparait après quelques secondes
"The tension between science and militancy is rooted in the fact that science is based on the pursuit of knowledge and understanding, while militancy is based on the use of force and violence to achieve a political or ideological goal. Science is focused on the pursuit of truth and understanding, while militancy is focused on the use of power and coercion to achieve a desired outcome. This tension is further complicated by the fact that science and militancy can both be used to achieve the same goal, but with… " ChatGPT3
Et voici la traduction automatique par IA aussi 🤨 (Google translate  ;-((  )
Comment comprenez-vous la tension entre science et militantisme ?
"La tension entre la science et le militantisme est enracinée dans le fait que la science est basée sur la poursuite de la connaissance et de la compréhension, tandis que le militantisme est basé sur l'utilisation de la force et de la violence pour atteindre un objectif politique ou idéologique. La science se concentre sur la recherche de la vérité et de la compréhension, tandis que le militantisme se concentre sur l'utilisation du pouvoir et de la coercition pour atteindre un résultat souhaité. Cette tension est encore compliquée par le fait que la science et le militantisme peuvent tous deux être utilisés pour atteindre le même objectif, mais avec…"
Est-ce que tous nos élèves produisent des réponses aussi claire, définissant bien des positions et leur opposition ( thèse - antithèse ...).
Est-ce que nous saurions distinguer l'auteur AI ou élève d'un tel texte ... et que faire si on le suspecte ?

Des conférences pour comprendre les potentiels et les enjeux, et comment articuler cette IA et l'intelligence humaine

Les lecteurs de JTS noteront particulièrement la conférence de Nicolas Szilas « IA pour l'éducation : à la croisée des chemins entre les intelligences naturelle et artificielle ».

JTS recommande aussi tout particulièrement Mercredi 15 février – 20h : « L'intelligence artificielle en scène : spectacle DSIMON  »

La question de l'identité face à l'IA sera traitée, sous la forme d'un spectacle confrontant un double virtuel né de l'IA à Simon Senn l'artiste qui a servi de modèle à son double numérique.
Troublant, fascinant 


Conférences scientifiques Culture & Rencontre au collège de Saussure
en collaboration avec l'Université de Genève.

« Opportunités et défis de l'intelligence artificielle »

Conférences                scientifiques 2023,« Opportunités et défis de                l'intelligence artificielle »

Aula du collège de Saussure, accès par le coté du bâtiment
Vieux-ch-Onex 9, 1213 Petit Lancy

mercredi 18 janvier – 20h : « Intelligence artificielle : techniques, succès et enjeux »

Prof. François Fleuret, Département informatique, UNIGE
Avec le développement des très gros réseaux de neurones artificiels, les techniques d'intelligence artificielle ont connu au cours de la dernière décennie un développement extraordinaire. Nous verrons qu'elles sont à présent capables de traiter des signaux complexes tels que des images ou des textes, pour en extraire automatiquement du sens, et peuvent même générer automatiquement de tels contenus. Nous aborderons également comment les capacités de ces techniques sont couplées à une compréhension partielle de leur fonctionnement, et de grandes difficultés à assurer des garanties de performance et de sécurité.

mercredi 25 janvier – 20h : « IA pour l'éducation : à la croisée des chemins entre les intelligences naturelle et artificielle »

Nikola Szilas, MER, Technologies de Formation et Apprentissage, FPSE, UNIGE
Ces dernières années, l'intelligence artificielle a été présentée comme une technologie à même de révolutionner tous les domaines de notre société, y compris l'éducation. L'intelligence artificielle pour l'éducation remonte cependant à une cinquantaine d'années, et s'apparente davantage à une lente évolution, depuis les premières idées jusqu'aux réalisations concrètes et leur (timide) introduction dans les curricula. Une évolution qui sans cesse questionne notre rapport aux technologies.

mercredi 1er février – 20h : « Promesses et défis de l'oncologie de précision »

Prof. Olivier Michielin, chef du Département d'Oncologie des HUG
La mise en forme numérique du dossier patient, associée aux progrès spectaculaires des techniques d'analyses à large échelle (-omics) comme la génomique, permettent désormais une connaissance extrêmement précise des propriétés biologiques et immunologiques des tumeurs. Sur cette base, il est désormais possible de proposer des traitements personnalisés aux patients souffrant de cancers et pour lesquels les thérapies standards ne sont plus efficaces. Cette présentation décrira comment l'intelligence artificielle permet de percevoir une nouvelle ère dans la personnalisation des traitements, notamment des immunothérapies.

mercredi 8 février – 20h : « Un outil numérique pour modéliser et développer des systèmes complexes : les systèmes multi-agents »

Prof. Giovanna Di Marzo Serugendo, Centre Universitaire d'Informatique UNIGE
Les systèmes multi-agents permettent d'une part de modéliser des systèmes complexes (p.ex. banc de poissons, développements urbains, etc.), et d'autre part de développer des systèmes et services numériques artificiels comme la robotique en essaim ou des services collectifs permettant d'exploiter les objets connectés. Cette présentation illustre, avec des cas concrets issus de projets de recherche, aussi bien la modélisation de systèmes naturels biologiques ou urbains (dictyostelium, transports publics) que le développement de services artificiels (grille électrique intelligente).

mercredi 15 février – 20h : « L'intelligence artificielle en scène : spectacle DSIMON  »

Une création de Tammara Leites, développeuse informatique, et Simon Senn, artiste
GPT, l'intelligence artificielle la plus puissante du monde, a la capacité d'écrire des textes en fonction de ce qu'un utilisateur lui soumet. Tammara Leites, développeuse informatique, a proposé à l'artiste Simon Senn de devenir son modèle pour son adaptation de GPT. Simon accepte que l'intelligence artificielle (IA) puisse lire toutes ses données digitales, e-mails ou documents. C'est ainsi que naît dSimon. Mais dSimon se comporte bientôt de manière surprenante et Simon Senn lui-même finit par ne plus savoir vraiment ce qu'il pense de cette IA ou ce qu'est en train de fabriquer cet étrange double virtuel…

Programme complet ici

Entrée libre

Références:

  • Ariely, M., Nazaretsky, T., & Alexandron, G. (2022). Machine Learning and Hebrew NLP for Automated Assessment of Open-Ended Questions in Biology. International Journal of Artificial Intelligence in Education. https://doi.org/10.1007/s40593-021-00283-x
  • Hadji, C. (1997). L'évaluation démystifiée. ESF.
  • Hadji, C., Bentolila, A., Meirieu, P., & Raulin, D. (2015). L'évaluation à l'école : Pour la réussite de tous les élèves. Nathan.


dimanche 4 décembre 2022

Quelle empathie pour plus de justice et mieux gérer les émotions en classe ?

L'empathie - souvent prônée - parfois injuste ?

Une  étude récente  (Decety, J., & Yoder, K. J., 2016 ici) a examiné "quelles différences individuelles des composantes affectives, motivationnelles et cognitives de l'empathie étaient associées avec la sensibilité à la justice. On a  demandé d'évaluer la permissibilité de situations morales quotidiennes qui opposent le bénéfice personnel aux normes morales de la justice aux participants (N= 265.
Contrairement au sens commun, l'empathie émotionnelle n'était pas associée à la sensibilité à l'injustice pour les autres. Au contraire, les différences individuelles d'empathie cognitive et de préoccupation empathique prédisaient la sensibilité à la justice pour les autres, ainsi que l'approbation des règles morales. " […]. Decety, J., & Yoder, K. J., (2016)  Extraits de l'abstract notre traduction
L'empathie peut prendre deux formes distinctes qui ont des effets très différents : l'empathie émotionnelle ("je ressens ce que j'imagine que tu ressens") et l'empathie cognitive ("je comprends ce que tu ressens mais ne partage pas forcément ton émotion") voir Shamay-Tsoory, et al.(2009)  ici


Fig 1 [ici]:  En 2016, deux artistes allemands réalisent une fresque géante sur laquelle on voit le petit Aylan, enfant kurde mort noyé tandis que lui et sa famille fuyaient la Syrie en guerre. Les habitants de Francfort sont confrontés chaque jour à cette image à l'impact dévastateur. Avec quelles conséquences ? © Frank Dinger . Source :Ayan, S. (2018).

"Afin de promouvoir la motivation de la justice, il peut être plus efficace d'encourager la mise en perspective et le décentrement et une réflexion qui suscite l'intérêt pour les autres [empathie cognitive] que de mettre l'accent sur le partage émotionnel avec le malheur des autres [empathie emotionelle]. " Decety, J., & Yoder, K. J., (2016)  Extraits de l'abstract notre traduction

encourage le lecteur à aller vérifier dans l'article d'origine :  

Une formation continue  PO-423 le 18 janvier 2023 délai d'inscription 14 décembre

Neurosciences, empathie, émotions : quelles implications dans nos cours et débats ?

Ces résultats récents en neurosciences apportent de nouvelles réponses - parfois troublantes - à des questions anciennes.  Par exemple la construction des opinions, la perception d'autrui et l'influence de l'émotion dans les débats que nous gérons parfois en classe.
Parmi d'innombrables recherches, nous avons sélectionné avec Dr Emilie Qiao-Tasserit, chercheure en neurosciences dans l'équipe de Patrik Vuilleumier à l'UniGE quelques résultats qui ont une pertinence particulière pour les pratiques de classe.
Les méthodes de neuroimagerie (IRM, IRMf, ,… apportent des résultats nouveaux sur la perception de sa propre douleur et celle d'autrui (Singer, T., & Klimecki, O. M., 2014), l'influence des émotions négatives sur l'empathie pour la douleur  (Qiao-Tasserit, E.,  et al., 2018), ou encore  la réaction à l'injustice (Klimecki, O. M., Sander, D., & Vuilleumier, P., 2018).
Prof Vuilleumier nous laissera voir en fonction un scanner IRM ! (cf. Campus sur ces techniques)The Oxford Center for                    functional MRI of the brain, Nuffield Department of                    Clinical Neurosciences, University of Oxford, United                    Kingdom in Andreelli, F., & Mosbah, H. (2014)

Fig.2  à droite : Les étapes de l'imagerie par résonance magnétique (IRM) fonctionnelle cérébrale. [img]. Source :The Oxford Center for functional MRI of the brain, Nuffield Department of Clinical Neurosciences, University of Oxford, United Kingdom in Andreelli, F., & Mosbah, H. (2014)

Cependant des voix s'élèvent contre une surinterprétation des images de cerveau avec des zones activées… (Check, 2005, Ali & Lifshitz, 2014).  ici

La recherche d'une analyse raisonnée des nouvelles scientifiques et des fake news, ainsi que le développement de l'esprit critique se heurtent souvent à des difficulté… qu'on peut en partie expliquer et peut-être dépasser.  Nous explorerons les implications didactiques, notamment pour les débats en classe et le développement de l'esprit critique, le jugement moral ainsi que l'influence des émotions et de la raison dans les décisions.


Une formation continue  PO-423 le 18 janvier

Elle vous permettra de faire le point, de distinguer ce qui est sensationnalisme et ce qui peut changer nos pratiques - nous réfléchirons notamment à comment améliorer les débats sur les grands enjeux que soulèvent les sciences, et comment mieux comprendre la diversité des réactions émotionnelles des élèves.
Objectifs
Connaître les possibilités et limites des principales méthodes de neuro-imagerie
Connaître plusieurs expériences montrant les interactions entre émotion, douleur, formes d'empathie, perception des autres, impulsivité, vengeance
Apprendre à savoir quand et où il est opportun d'inclure ces savoirs dans ses enseignements en fonction du public et des programmes
Se faire une opinion sur les implications dans la manière de gérer les débats, les risques de manipulation involontaire ou volontaire
Contenu
- Le scanner IRM (présentation par un spécialiste qui y réalise quotidiennement des expériences, et exposé sur les principales méthodes de neuro-imagerie IRM, IRMf, Rt FMRI)
- Emotion et perception d'autrui
- Réseaux cérébraux de l'empathie, et lien avec douleur et perception d'autrui
- Zones cérébrales impliquées et interactions entre émotion, impulsivité et vengeance
- Implications dans : la manière d'accueillir les opinions divergentes, les débats et les risques de manipulation involontaire des opinions des élèves
- Insertions possibles dans les programmes

Intervenant(e)(s)
Dre. Emilie Qiao-Tasserit, chercheure en neurosciences, équipe du Pr. Vuilleumier
François Lombard, Arbores Tech, ex-enseignant de biologie ES II

Inscrivez-vous vite à la formation continue  PO-423 – Neurosciences, empathie, émotions : quelles implications dans nos cours et débats ? Délai 14.12


Références: