Colin Camerer: Neuroscience, théorie des jeux et chimpanzés

Quand deux individus essaient d'arriver à un accord -- qu'ils soient en compétition ou en coopération -- que se passe-t-il vraiment dans leurs cerveaux ? Colin Camerer, chercheur en économie comportementale, nous montre des études qui révèlent le faible degré auquel nous pouvons prédire ce que les autres pensent. Et il présente une étude surprenante qui montre que les chimpanzés réussissent mieux que nous à le faire.
(Filmé à TEDxCalTech.)

Je vais parler du cerveau stratège.

Nous allons utiliser une combinaison inhabituelle d'outils

de la théorie des jeux et des neurosciences

pour comprendre comment les gens interagissent socialement lorsqu'il s'agit d'argent.

La théorie des jeux est à la base une branche des mathématiques appliquées,

utilisée principalement en économie et en sciences politiques, et un peu en biologie,

qui nous donne une taxinomie mathématique de la vie sociale

et prédit ce que les gens sont susceptibles de faire

et ce qu'ils croient que les autres feront

dans des cas où les actions de chacun affectent tout le monde.

Ça inclut beaucoup de choses : la compétition, la coopération, la négociation,

des jeux comme cache-cache et le poker.

Voici un simple jeu pour commencer.

Tout le monde choisit un certain nombre de 0 à 100,

nous allons calculer la moyenne de ces nombres,

et celui qui est plus proche de deux-tiers
de la moyenne gagne un prix.

Donc vous voulez être un peu en-dessous du nombre moyen,

mais pas trop loin en-dessous,
et tout le monde veut être

un peu en-dessous du nombre moyen.

Pensez au nombre que vous pourriez choisir.

Comme vous le pensez, c'est un modèle simplifié de quelque chose comme

vendre sur le marché boursier sur un marché en hausse. N'est-ce pas ?

Vous ne voulez pas vendre trop tôt, parce que vous passerez à côté des profits,

mais vous ne voulez pas attendre trop tard

jusqu'à ce que tout le monde vende, déclenchant un crash.

Vous voulez être un peu en avance sur vos concurrents, mais pas trop loin devant.

Bon, voici deux théories sur comment les gens pourraient penser le problème,

et nous verrons ensuite les données.

Certaines choses vous paraîtront familières parce que, peut-être,

vous pensez ainsi. Je vais utiliser ma théorie du cerveau pour vérifier.

Beaucoup de gens se disent, « Je ne sais vraiment pas
ce que les autres vont choisir,

donc je pense que la moyenne sera 50. »

Ils ne sont pas du tout stratégiques.

« Et je vais prendre deux tiers de 50. Ça fait 33. »
C'est un début.

D'autres personnes qui sont un peu plus sophistiquées,

utilisent la mémoire de travail,

et se disent : « Je pense que les gens vont choisir 33 parce qu'ils pensent que la moyenne est 50,

alors je prends 22, ce qui fait deux tiers de 33 ».

Ils effectuent un niveau de réflexion supplémentaire, à deux étapes.

C'est mieux. Et bien sûr, en principe,

vous pourriez faire trois, quatre ou plus,

mais ça commence à devenir très difficile.

Tout comme dans les autres domaines et la langue, nous savons qu'il est difficile pour les gens d'analyser

des phrases très complexes avec une sorte de structure récursive.

Cela s'appelle une théorie de hiérarchie cognitive.

J'ai travaillé dessus, ainsi que quelques autres persones,

et cela indique un type de hiérarchie ainsi que

quelques hypothèses sur combien de personnes qui s'arrêtent à chaque étape

et comment les étapes de réflexion sont affectées

par de nombreuses variables et individus variables,
comme nous le verrons dans un instant.

Une toute autre théorie, plus populaire et plus vieille,

attribuée en grande partie à John Nash, « Un homme d'exception »,

est ce qu'on appelle l'analyse de l'équilibre.

Donc, si vous avez déjà pris un cours de théorie des jeux de n'importe quel niveau,

vous en connaissez déjà un peu à ce sujet.

Un équilibre est un état mathématique dans lequel tout le monde

a compris exactement ce que tout le monde va faire.

C'est un concept très utile, mais au niveau du comportement,

il peut ne pas expliquer exactement ce que font les individus

la première fois qu'ils jouent à ce type de jeux économiques

ou dans des situations concrètes du monde extérieur.

Dans ce cas, l'équilibre fait une prévision très audacieuse,

qui est que tout le monde veut être en-dessous des autres,

et qu'au final ils jouent zéro.

Voyons ce qu'il se passe. Cette expérience a été répliquée de très nombreuses fois.

Une des premières a été réalisée dans les années 90

par moi et Rosemarie Nagel et d'autres.

Il s'agit d'une belle base de données de 9000 personnes qui ont écrit

à trois journaux et magazines qui avaient fait un concours.

La consigne était d'envoyer ses nombres

et celui qui est proche des deux tiers de la moyenne gagne un gros prix.

Et vous voyez, il y a tant de données ici que nous pourrons très bien voir les pics.

Il y en a un à 33. Ces individus effectuent une étape.

Il y a un autre pic visible à 22.

Et notez, au passage, que la pluspart des individus ont choisis des nombres proches de ces valeurs.

Ils n'ont pas nécessairement choisi exactement 33 ou 22.

Il y a un peu de bruit autour de ces valeurs.

Mais vous pouvez voir ces pics, et qu'il y en a trois.

Il y a un autre groupe de personnes qui semblent avoir

une prise ferme sur l'analyse de l'équilibre,

parce qu'ils ont choisi zéro ou un.

Mais ils perdent, pas vrai ?

Parce que choisir un nombre aussi faible est réellement un mauvais choix

si les autres ne font pas de l'analyse de l'équilibre.

Ils sont donc intelligents, mais pauvres.

(Rires)

Où se passent ces choses dans le cerveau ?

Une étude de Coricelli et Nagel donne une réponse nette et intéressante.

Ils ont fait jouer ce jeu à des individus

alors qu'ils étaient scannés sous IRM,

et dans deux conditions : dans certains essais

on leur dit qu'ils jouent avec une autre personne

qui joue en ce moment même et avec qui les choix

seront associés à la fin, déterminant les gains.

Dans d'autres essais, on leur dit qu'ils jouent contre l'ordinateur.

Ils sont choisis aléatoirement.

Ce que vous voyez ici est une soustraction

des zones dans lesquelles il y a le plus d'activité cérébrale

quand vous jouez contre des autres gens
que quand vous jouez contre l'ordinateur.

Et vous voyez l'activité dans certaines régions que nous avons vues aujourd'hui,

le cortex préfrontal médial, dorsomédial,

le cortex préfrontal ventromdial,

le cortex cingulaire antérieur, une zone qui est impliquée

dans de nombreux types de résolution de conflit,
comme si vous jouiez à « Jacques a dit »,

et aussi le carrefour temporo-pariétal droite et gauche.

Il s'agit de toutes les zones qui sont reconnues avec une quasi-certitude

comme faisant partie de ce qui est appelé un circuit de la « théorie de l'esprit »,

ou « circuit de mentalisation ».

Autrement dit, c'est un circuit qui sert à imaginer ce que pourraient faire les autres personnes.

Donc voilà quelques-unes des premières études analysant ces liens

dans la théorie des jeux.

Que se passe-t-il avec ces genres à une ou deux étapes ?

Nous classons les sujets selon leur choix,

et puis nous regardons la différence entre

jouer contre des humains et jouer contre des ordinateurs,

et quelles zones du cerveau sont actives dans ces deux cas.

En haut vous voyez les joueurs à une étape.

Il n'y a pratiquement aucune différence.

La raison est qu'ils traitent les autres personnes
comme un ordinateur, donc le cerveau fait pareil.

Pour les joueurs en bas, vous voyez toute l'activité dans le PFC dorsomédial.

Nous savons que ces joueurs à deux étapes procèdent différement.

Maintenant, si vous deviez prendre du recul et vous « que pouvons-nous faire avec cette information? »

vous pourriez être en mesure de regarder l'activité cérébrale et dire,

« Cette personne sera un bon joueur de poker »

ou, « cette personne est socialement naïve »

et nous pourrions aussi être en mesure d'étudier des choses

comme le développement du cerveau des adolescents

dès que nous aurons une idée de l'endroit où ce circuit existe.

Très bien. Préparez-vous.

Je vous épargne de l'activité cérébrale,

parce que vous n'avez pas besoin d'utiliser vos cellules ciliées.

Vous devez utiliser ces cellules pour réfléchir à ce jeu.

Il s'agit d'un jeu de négociation.

Deux joueurs scannés avec des électrodes EEG

vont négocier de un à six dollars.

S'ils peuvent le faire en 10 secondes, ils gagnent effectivement cette somme.

Si à la fin des 10 secondes ils n'ont pas conclu un accord, ils ne gagnent rien.

C'est un genre d'erreur commune.

Un joueur, celui à gauche,

est informé de combien il y a à négocier à chaque essai.

Les deux joueurs jouent de nombreux essais avec des sommes différentes à chaque fois.

Dans ce cas, l'informé sait qu'il y a 4 dollars.

Le joueur non informé ne sait pas,

mais il sait que le joueur informé sait.

Donc le but pour le joueur non informé est de se dire :

« Est-ce que cette personne est réellement juste,

ou est-ce qu'elle me donne une offre très basse

dans le but de me faire penser qu'il n'y a que un ou deux dollars à partager ? »

auquel cas le joueur non informé pourrait rejeter l'offre
et ainsi ne pas arriver à un accord.

Donc il y a ici une tension entre essayer d'obtenir le plus d'argent

en essayant de pousser l'autre joueur à donner plus d'argent.

Et ils négocient en désignant un nombre

qui va de zéro à six dollars,

et ils négocient combien le joueur non informé obtient,

et le joueur informé gagne le reste.

C'est donc comme une négociation travail / gestion

dans laquelle les travailleurs ne connaissent pas le montant des bénéfices

de la société privée, n'est-ce pas,

et ils veulent peut-être tenir le coup pour plus d'argent,

mais la compagnie pourrait vouloir donner l'impression

qu'il y a très peu à partager : « Je vous donne le plus que je peux. »

Premièrement, un peu de comportement. Donc un groupe de paires de sujets jouent face à face.

Nous avons d'autres données où ils jouent ensemble mais par ordinateur.

C'est une différence intéressante, comme vous pouvez l'imaginer.

Mais un groupe de paires en face à face

se sont mis d'accord pour diviser l'argent équitablement à chaque fois.

Ennuyeux. Ce n'est pas intéressant neuralement.

C'est bon pour eux. Ils se font beaucoup d'argent.

Mais ce qui nous intéresse c'est de savoir si nous pouvons dire quelque chose

de la différence entre accords et désaccords.

Donc voici le groupe de sujets qui ont été souvent en désaccord.

Ils se chamaillent, ne se mettent pas d'accord

et se retrouvent avec moins d'argent.

Ils pourraient participer à l'émission de télévision « Real Housewives ».

Vous voyez sur la gauche,

quand la somme à diviser est un, deux ou trois dollars,

il y a désaccord une fois sur deux,

et quand la somme est de quatre, cinq ou six, ils se mettent d'accord assez souvent.

Cela s'avère être quelque chose qui est prédit

par un type très compliqué de théorie des jeux

vous devriez venir à CalTech pour apprendre à ce sujet.

C'est un peu trop compliqué à expliqué maintenant,

mais la théorie dit que ce genre de comportements doit se produire.

Votre intuition pourrait vous dire cela également.

Maintenant, je vais vous montrer
les résultats de l'électro-encéphalographie.

Très compliqué. Le cerveau de droite

est celui de la personne non informée, celui de gauche est l'informée.

Rappelez-vous que nous avons scanné les deux cerveaux au même moment,

nous pouvons donc étudier l'activité synchronisée

dans des zones identiques ou différentes, de manière simultanée,

juste comme si vous vouliez étudier une conversation

et que vous scanniez deux personnes parlant ensemble.

Vous attendriez une activité commune dans les régions du langage

lorsqu'ils parlent et communiquent.

Les flèches connectent les régions qui sont actives en même temps

et la direction des flèches vont

des régions qui sont actives en premier,

vers les régions qui sont actives plus tard.

Dans ce cas, si vous regardez attentivement,

la plupart des flèches vont de droite à gauche.

C'est comme si l'activté du cerveau du sujet non informé

s'active en premier,

et est ensuite suivi par l'activité du cerveau informé.

Et au passage, il s'agit d'essais où des accords sont passés.

Il s'agit ici des deux premières secondes.

Nous n'avons pas fini d'analyser ces données,

donc nous cherchons toujours, mais l'espoir est

de pouvoir prédire dans les deux premières secondes

s'ils vont passer un accord ou non.

Cela pourrait être très utile pour éviter les litiges,

les divorces compliqués et les choses du genre.

Ce sont tous les cas dans lesquels beaucoup est perdu

à cause des retards et des grèves.

Voici le cas où un désaccord se produit.

Vous pouvez voir que cela semble différent de précédement.

Il y a beaucoup plus de flèches.

Cela signifie que les cerveaux sont synchronisés

plus étroitement en termes de simultanéité de l'activité,

et les flèches vont clairement de gauche à droite.

Le cerveau informé semble décider,

« Nous allons probablement pas conclure d'accord ici. »

Et puis arrive l'activité du cerveau non informé.

Ensuite je vais vous présenter quelques proches.

Ils sont poilus, puants, rapides et forts.

Vous pourriez repenser à votre dernier Thanksgiving.

Peut-être si vous aviez un chimpanzé avec vous.

Charles Darwin et moi et vous sommes détachés de l'arbre généalogique

des chimpanzés il y a environ cinq millions d'années.

Ils sont toujours nos parents génétiques les plus proches.

Nous partageons 98,8% de gènes.

Nous partageons plus de gènes avec eux que les zèbres avec les chevaux.

Et nous sommes également leur cousin le plus proche.

Ils ont plus de relation génétique avec nous qu'avec les gorilles.

Les différences de comportement entre hommes et chimpanzés

pourraient nous en dire beaucoup sur l'évolution du cerveau.

Il s'agit d'un fascinant test de mémoire

de Nagoya, au Japon, du Primate Research Institute,

où ils ont beaucoup mené ce type de recherche.

Cela remonte assez loin. Ils sont intéressés par la mémoire de travail.

Regardez attentivement.

Les chimpanzés vont voir 200 millisecondes

-- c'est rapide, c'est huit images animées --

des nombres un, deux, trois, quatre, cinq.

Ensuite ils disparaissent et sont remplacés par des carrés

et les chimpanzés doivent appuyer sur les carrés

qui correspondent aux nombres du plus petit au plus grand

afin d'obtenir une pomme comme récompense.

Voyons comment ils peuvent faire cela.

C'est un jeune chimpanzé. Les jeunes

sont meilleurs que les vieux, comme les humains.

Et ils sont très entraînés, ils ont fait cela

des milliers de fois.

Évidemment, il y a un gros effet d'entraînement,
comme vous pouvez l'imaginer.

(Rires)

Vous pouvez constater qu'ils sont très blasés et font cela sans effort.

Non seulement ils le font très bien, mais ils le font de manière paresseuse.

Non ? Qui pense qu'il peut battre les chimpanzés ?

Faux.
(Rires)

Nous pouvons essayer. Nous allons essayer. Peut-être que nous allons essayer.

Ok, donc la partie suivante de cette étude,

je vais la passer rapidement en revue,

est basée sur une idée de Tetsuro Matsuzawa.

Il a eu l'idée audacieuse -- ce qu'il appelle l'hypothèse du compromis cognitif.

Nous savons que les chimpanzés sont plus rapides et plus forts.

Ils sont aussi obsedés par le status.

Sa pensée était que peut-être qu'ils ont préservé des activités cérébrales

et ils les entraînent en grandissant

qui sont très très important pour eux

pour négocier leur status et gagner,

ce qui ressemble à de la réflexion stratégique lors de la compétition.

Nous allons donc vérifier cela

en faisant jouer vraiment les chimpanzés à un jeu

en touchant deux écrans tactiles.

Les chimpanzés interagissent entre eux à via les ordinateurs.

Ils vont appuyer à gauche ou à droite.

Un des chimpanzés est appelé l'apparieur.

Ils gagnent s'ils appuient sur gauche, gauche,

comme le chercheur dans un jeu de cache-cache, ou droite, droite.

Le désapparieur veut défaire les paires.

Il veut appuyer sur l'écran opposé au chimpanzé.

Et les récompenses sont des cubes de pomme.

Voici comment les théoriciens des jeux voient ces données.

C'est un graphique du pourcentage de fois

où l'apparieur choisit droite dans l'axe des x,

et le pourcentage de fois qu'ils prédisent droite

par le discordeur sur l'axe des y.

Ici, un point représente le comportement d'une paire de joueurs,

l'un essayant de faire correspondre, l'autre essayant de faire le contraire.

Le carré NE au millieu -- en fait NE, CH et QRE --

représentent trois théories différentes de l'équilibre de Nash, et les autres,

vous disent ce que prédit la théorie,

qu'elles devraient correspondre de façon égale,

parce que si vous jouez gauche trop souvent, par exemple,

je peux exploiter cela si je suis le désapparieur en jouant droite.

Et comme vous pouvez le voir, les chimpanzés, représentés par des triangles,

sont entourés, tournant autour de cette prédiction.

Maintenant regardons les gains.

Nous allons rendre le paiement pour le choix gauche gauche un peu plus élevé pour l'apparieur.

Maintenant ils gagnent trois cubes de pomme.

Théoriquement, cela devrait changer le comportement du désapparieur,

parce que ce qu'il se passe ici,
c'est que le désapparieur va penser :

« Oh, ce gars va vouloir la grosse récompense,

donc je vais droite, pour être sûr qu'il ne l'ait pas. »

Et comme vous pouvez le voir, leur comportement se déplace

dans la direction de ce changement prévu par l'équilibre de Nash.

Enfin, nous avons changé les gains une fois de plus.

Maintenant, c'est quatre cubes de pomme,

et leur comportement se déplace encore une fois
vers l'équilibre de Nash.

mais si vous faites la moyenne sur les chimpanzés,

ils sont très très proches, de 0,01.

Ils sont plus proches que n'importe quelle autre espèce
que nous avons pu observer.

Et les humains ? Vous pensez que vous êtes
plus intelligent qu'un chimpanzé ?

Voici deux groupes d'humains en vert et bleu.

Ils sont plus proches de 50-50. Ils ne répondent pas
aux gains si étroitement,

et aussi si vous étudiez leur apprentissage dans le jeu,

ils ne sont pas aussi sensibles aux gains précédents.

Les chimpanzés jouent mieux que les humains,

mieux dans le sens de l'adhésion à la théorie des jeux.

Et il s'agit de deux groupes différents d'humains

du Japon et d'Afrique. Ils répliquent cela plutôt bien.

Aucun d'eux ne sont aussi proches que les chimpanzés.

Voici ce que nous avons appris aujourd'hui.

Les individus semblent effectuer un nombre limité
de réflexion stratégique

en utilisant la théorie de l'esprit.

Nous avons des preuves préliminaires de la négociation

que des signaux d'alerte dans le cerveau
pourraient être utilisés pour prédire

s'il va y avoir un désaccord coûteux,

et les chimpanzés sont de meilleurs compétiteurs que les humains,

à en juger par la théorie des jeux.

Merci.

(Applaudissements)