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Les scientifiques ont combiné des tissus semblables à ceux du cerveau avec du matériel électronique pour créer un système de reconnaissance vocale et de calcul, faisant ainsi progresser la recherche vers la création d’ordinateurs biologiques de grande puissance.
Ces travaux renforcent les efforts visant à construire des dispositifs informatiques dits neuromorphiques alimentés par des cellules du cerveau humain, capables d’apprendre plus rapidement et d’être plus économes en énergie que les machines traditionnelles à base de silicium. Selon les chercheurs, une percée dans ce domaine émergent pourrait améliorer les applications de l’intelligence artificielle, permettant ainsi des progrès dans des domaines tels que la science médicale et les traitements.
“Le matériel informatique inspiré du cerveau vise à imiter la structure et les principes de fonctionnement du cerveau et pourrait être utilisé pour remédier aux limitations actuelles des technologies d’IA”, ont écrit les auteurs d’un article sur la création hybride publié lundi dans Nature Electronics.
Des chercheurs de l’Université d’Indiana à Bloomington, des universités de Floride et de Cincinnati et du centre médical de l’hôpital pour enfants de Cincinnati ont construit le système « Brainoware » en utilisant ce qu’on appelle un organoïde cérébral – une petite structure neuronale tridimensionnelle issue de cellules souches humaines.
L’équipe a connecté du matériel informatique pour envoyer une stimulation électrique à l’organoïde et lire l’activité neuronale qu’il a produite en réponse. Le système a reconnu les voyelles japonaises et a prédit une carte mathématique.
Lors d’un test linguistique, les scientifiques ont confié à Brainoware la tâche de distinguer huit locuteurs japonais différents enregistrés sur un total de 240 clips audio. Le système s’est considérablement amélioré après la formation de son algorithme sous-jacent, passant d’environ 51 pour cent de précision à environ 78 pour cent.
Lors d’un test de mathématiques, les chercheurs ont tenté d’amener le système à prédire une carte de Hénon, une représentation d’une activité chaotique. Ici, Brainoware s’est avéré légèrement moins précis que les réseaux neuronaux à base de silicium, mais son temps de formation était inférieur de plus de 90 %.
Cette recherche fait suite au lancement en février par une équipe internationale, dirigée par des scientifiques de l’Université Johns Hopkins aux États-Unis, d’une feuille de route détaillée vers « l’intelligence organoïde ». Le plan promet des découvertes dans les domaines de l’informatique, des neurosciences et d’autres domaines de la recherche médicale.
Alors que les chercheurs admettent que les ordinateurs biologiques à usage général pourraient prendre des décennies avant d’être réalisés, les expériences Brainoware mettent en évidence le potentiel de ce domaine.
La recherche en informatique biologique est susceptible de générer « des informations fondamentales sur les mécanismes d’apprentissage, le développement neuronal et les implications cognitives des maladies neurodégénératives », ont écrit un trio de scientifiques de Johns Hopkins dans un commentaire également publié lundi dans Nature Electronics.
“Dans les prochaines années, des systèmes neuronaux de plus en plus complexes, capables d’interagir avec des environnements artificiels de plus en plus complexes, vont probablement émerger”, ont déclaré les trois chercheurs, qui n’ont pas participé à l’article de Brainoware.
Ces progrès soulèvent également des questions éthiques sur la création d’une « intelligence dans un plat » semblable à un cerveau, avec le potentiel même d’acquérir une conscience de base.
“À mesure que la sophistication de ces systèmes organoïdes augmente, il est essentiel que la communauté examine la myriade de problèmes neuroéthiques qui entourent les systèmes de bioinformatique intégrant du tissu neural humain”, ont ajouté les chercheurs.