Les scientifiques proposent de développer un ordinateur biologique alimenté par des millions de cellules cérébrales humaines qui, selon eux, pourraient surpasser les machines à base de silicium tout en consommant beaucoup moins d’énergie.
L’équipe internationale, dirigée par l’Université Johns Hopkins de Baltimore, a publié dans la revue Frontières scientifiques mardi une feuille de route détaillée vers ce qu’ils appellent « l’intelligence organoïde ». Le matériel comprendra des réseaux d’organoïdes cérébraux – de minuscules structures neurales tridimensionnelles issues de cellules souches humaines – connectés à des capteurs et des dispositifs de sortie et formés par l’apprentissage automatique, le big data et d’autres techniques.
L’objectif est de développer un système ultra-efficace capable de résoudre des problèmes hors de portée des ordinateurs numériques conventionnels, tout en contribuant au développement des neurosciences et d’autres domaines de la recherche médicale. L’ambition du projet reflète les travaux sur l’informatique quantique plus avancée, mais soulève des questions éthiques autour de la « conscience » des assemblages d’organoïdes cérébraux.
« Je m’attends à un système dynamique intelligent basé sur la biologie synthétique, mais non contraint par les nombreuses fonctions que le cerveau doit remplir dans un organisme », a déclaré le professeur Thomas Hartung de Johns Hopkins, qui a réuni une communauté de 40 scientifiques pour développer la technologie.
Ils ont signé un «Déclaration de Baltimore » appelant à davantage de recherches » pour explorer le potentiel des cultures de cellules organoïdes pour faire progresser notre compréhension du cerveau et libérer de nouvelles formes de bioinformatique tout en reconnaissant et en traitant les implications éthiques associées « .
Développer l’intelligence organoïde en une technologie commerciale pourrait prendre des décennies, a concédé Hartung. En plus des défis scientifiques, il existe des préoccupations éthiques concernant la création d’une « intelligence dans un plat » qui peut apprendre, se souvenir et interagir avec son environnement – et pourrait développer la conscience même sous une forme rudimentaire.
Une approche « d’éthique intégrée » avait été mise en place dès le lancement du projet, a déclaré Hartung, ajoutant : « Toutes les questions éthiques seront évaluées en permanence par des équipes composées de scientifiques, d’éthiciens et du public ».
Madeline Lancaster, chercheuse en organoïdes cérébraux au Laboratoire de biologie moléculaire de Cambridge, qui n’est pas liée au projet, était sceptique quant à ses ambitions. « C’est vraiment de la science-fiction et, bien que fascinante, la science n’en est pas encore là », a-t-elle déclaré. « Il y a d’énormes obstacles à surmonter pour faire ce que les auteurs proposent. »
Karl Friston, professeur de neurosciences à l’University College de Londres, qui n’est pas impliqué dans l’intelligence organoïde, était plus positif. « C’est définitivement une idée qui mérite d’être poursuivie », a-t-il déclaré. « Il y aura de nombreux petits pas à faire, mais la direction du voyage pourrait être révolutionnaire. »
Une étape nécessaire, a déclaré Hartung, était de permettre aux organoïdes individuels de grossir en trouvant un meilleur moyen de les imprégner de nutriments dans des plats de laboratoire. Ces minuscules constructions neurales doivent être augmentées d’environ 50 000 cellules aujourd’hui à environ 10 minutes pour aider à atteindre ce que les scientifiques reconnaîtraient comme une intelligence organoïde.
Les chercheurs développent également des technologies pour relier les organoïdes entre eux et communiquer avec eux, en leur envoyant des informations et en décodant leurs « pensées ». Le laboratoire de Hartung a testé une interface, « une coque flexible qui est densément recouverte de minuscules électrodes qui peuvent à la fois capter les signaux de l’organoïde et lui transmettre des signaux ».
L’une des raisons de se tourner vers l’informatique biologique est que le cerveau traite et stocke les informations si efficacement. Le supercalculateur le plus puissant du monde, le Machine frontière au laboratoire national d’Oak Ridge aux États-Unis, qui est devenu opérationnel l’année dernière, correspond à un seul cerveau humain pour la puissance de traitement – un exaflop ou un milliard de milliards d’opérations par seconde – mais consomme un million de fois plus d’énergie.
Les premières applications de l’intelligence organoïde seront dans les neurosciences et la médecine. Les scientifiques fabriquent déjà des organoïdes cérébraux à partir de cellules souches dérivées de patients atteints de troubles neurologiques, pour les comparer à des individus en bonne santé et évaluer leur réponse aux médicaments. L’intelligence organoïde stimulerait la recherche sur les troubles cognitifs causés par les maladies du cerveau – et sa prévention.
Alors que la technologie peut prendre des décennies pour fournir des bio-ordinateurs suffisamment puissants pour concurrencer les systèmes conventionnels au silicium ou quantiques dans la fourniture de fonctionnalités telles que l’intelligence artificielle, les partisans de l’intelligence organoïde soulignent son potentiel immense et imprévisible.
« J’espère que nous verrons des choses qui ne sont pas simplement une copie du développement normal du cerveau », a déclaré Hartung.