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L'intelligence organoïde consiste à combiner des cellules de cerveau humain avec des ordinateurs et des systèmes d'intelligence artificielle. Découvrez comment cette technologie pourrait révolutionner l'informatique, et offrir des performances supérieures à l'IA…
Depuis plusieurs mois, l'intelligence artificielle est sous le feu des projecteurs. Les outils comme ChatGPT ou DALL-E, capables de générer du contenu à partir de requêtes en langage naturel, impressionnent par leurs performances.
Toutefois, les scientifiques explorent à présent une alternative qui pourrait s'avérer aussi puissante et efficace que l'IA et l'ordinateur : nos cerveaux.
Dans un article publié le 28 février 2023 dans le journal Frontier, une équipe internationale menée par des chercheurs de la John Hopkins University (JHU) révèle pourquoi les technologies cerveau-machine sont la nouvelle frontière de la bio-informatique.
Qu'est-ce que l'intelligence organoïde (IO) ?
L'intelligence organoïde est un domaine émergent, au sein duquel les chercheurs développent l'informatique biologique à l'aide de cultures 3D de cellules cérébrales humaines et de technologies d'interface cerveau-machine.
Ces cellules organoïdes partagent des aspects de la structure et du fonctionnement du cerveau humain jouant un rôle clé dans les fonctions cognitives comme l'apprentissage et la mémoire.
Elles pourraient donc servir de hardware biologique pour les ordinateurs du futur. Sur le long terme, ces machines pourraient surpasser les ordinateurs utilisés pour exécuter les systèmes IA.
L'incroyable puissance du cerveau humain
Selon Lena Smirnova, chercheuse à la JHU et auteure de l'étude, « la vision de l'OI est d'utiliser le pouvoir du système biologique pour avancer dans les domaines des sciences vivantes, de la bio-ingénierie et de l'informatique ».
D'après elle, « si l'on observe l'efficacité avec laquelle le cerveau humain opère pour le traitement d'information ou l'apprentissage, il est tentant de traduire et de modéliser cela pour avoir un système plus rapide et plus efficace que les ordinateurs actuels ».
L'étude souligne par exemple qu'un cerveau humain peut stocker en moyenne 2500 terabytes d'informations. Sa capacité de stockage est donc impressionnante.
Le projet des chercheurs serait de créer des structures de cellules 3D complexes pouvant être connectées à des systèmes de machine learning et d'IA.
La prochaine évolution de l'informatique ?
Selon Thomas Hartung, chercheur de la JHU et autre auteur de cette étude, « nous atteignons les limites physiques des ordinateurs de silicone, car nous ne pouvons pas ajouter plus de transistors à une puce minuscule ».
En revanche, « le cerveau fonctionne complètement différemment. Il a environ 100 milliards de neurones liés par plus de 1015 points de connexion. C'est une différence de puissance énorme en comparaison à notre technologie actuelle ».
Un potentiel révolutionnaire pour la médecine
Par le passé, des chercheurs ont déjà combiné le biologique et le synthétique pour apprendre à des cellules de cerveau comment jouer à Pong. Certains des scientifiques ayant contribué à ce projet sont aussi derrière cette nouvelle étude.
L'expérience reposait sur la création d'un système DishBrain. Les chercheurs avaient créé une interface cerveau-machine, puis fourni des entrées sensorielles simples et un feedback aux neurones pour leur permettre d'apprendre à jouer.
Cette nouvelle étude voit les choses en grand, et prédit des applications bien plus importantes. Les organoïdes de cerveau pourraient notamment être exploités dans la médecine.
Selon les auteurs, la recherche OI pourrait permettre de mieux comprendre les troubles de neuro-développement et de neurodégénérescence. Elle pourrait aussi révolutionner la création de médicaments.
IO : comment ça marche ?
Le concept de l'intelligence organoïde repose sur l'idée que ces organoïdes cérébraux peuvent être intégrés dans des systèmes informatiques pour créer des bio-ordinateurs. Voici comment ce processus pourrait se dérouler :
- Interface bio-électronique : Pour que les organoïdes cérébraux puissent interagir avec les composants électroniques, une interface bio-électronique est nécessaire. Cette interface permet la communication bidirectionnelle entre les cellules biologiques et les circuits électroniques.
- Traitement des données : Les organoïdes cérébraux peuvent traiter des informations de manière similaire au cerveau humain, en utilisant des réseaux de neurones pour effectuer des tâches cognitives telles que l'apprentissage, la reconnaissance de motifs et le traitement sensoriel.
- Apprentissage et adaptation : Contrairement aux systèmes d'intelligence artificielle traditionnels qui nécessitent de vastes quantités de données et de puissance de calcul pour l'entraînement, les organoïdes cérébraux ont la capacité d'apprendre et de s'adapter de manière plus efficace, en utilisant des mécanismes biologiques de plasticité neuronale.
Les avantages de l'intelligence organoïde
L'IO présente plusieurs avantages significatifs par rapport à l'intelligence artificielle traditionnelle :
- Efficacité énergétique : Les organoïdes cérébraux consomment beaucoup moins d'énergie que les supercalculateurs actuels. Par exemple, ils peuvent fonctionner avec seulement 20 watts pour atteindre des performances de calcul d'un exaFlop.
- Vitesse et efficacité : Grâce à leurs réseaux neuronaux biologiques, les organoïdes cérébraux peuvent traiter les informations plus rapidement et de manière plus efficace que les systèmes basés sur des puces électroniques.
- Capacités cognitives avancées : Les organoïdes cérébraux peuvent potentiellement surpasser les intelligences artificielles actuelles en termes de compréhension et d'interaction avec leur environnement, grâce à leur capacité à imiter les fonctions cognitives humaines.
Un problème d'éthique
Bien évidemment, cette technologie soulève des problématiques éthiques plus importantes encore que l'intelligence artificielle.
Les chercheurs en sont conscients, et suggèrent d'adopter une approche « d'éthique intégrée ». L'idée serait que les équipes d'éthiciens, de chercheurs, de membres du public puissent identifier, débattre et analyser les problèmes éthiques pour que les futurs travaux se basent sur leurs retours.
Bientôt un ordi-cerveau sur votre bureau ?
Cette technologie est loin d'être prête pour une commercialisation. Les chercheurs considèrent toutefois que leur étude pourrait servir de tremplin pour de futurs travaux de recherche.
Ils ont déjà des organoïdes de cerveau fonctionnels. Ils disposent également d'un système électrophysiologique actif avec une activité électrique synchrone et une réaction aux stimulus électriques et chimiques.
La prochaine étape sur laquelle ils travaillent actuellement est de caractériser et optimiser le système en démontrant les aspects cellulaires et moléculaires clés de l'apprentissage. Le but est de développer un modèle d'apprentissage à long terme…
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