Les chercheurs de Caltech ont estimé la vitesse de la pensée humaine à seulement 10 bits par seconde, un débit de données si lent qu’il souligne la nécessité de recherches plus approfondies sur le fonctionnement cérébral et remet en question les affirmations sur les interfaces cerveau-ordinateur et l’intelligence artificielle.
Dans un papier [PDF] intitulé « L’insoutenable lenteur de l’être : pourquoi vivons-nous à 10 bits/s ? », publié dans la revue Neurone Mardi, Jieyu Zheng, chercheur diplômé de Caltech, et Markus Meister, professeur de sciences biologiques, explorent l’énigme cognitive du cerveau humain.
Pourquoi, demandent-ils, le processus cérébral interne fonctionne-t-il à environ 10 bits par seconde alors que le cerveau externe – qui gère les informations sensorielles – fonctionne 100 millions de fois plus rapidement, à environ 10 ^ 9 bits par seconde.
Les auteurs réfléchissent : « Le contraste frappant entre ces chiffres reste inexpliqué et touche à des aspects fondamentaux du fonctionnement cérébral : quel substrat neuronal fixe cette limite de vitesse au rythme de notre existence ? Pourquoi le cerveau a-t-il besoin de milliards de neurones pour traiter 10 bits/s. ? Pourquoi ne peut-on penser qu’à une chose à la fois ?”
Zheng et Meister sont arrivés à l’estimation de 10 bits/s pour la vitesse de la pensée en analysant des études antérieures menées au cours du siècle dernier sur le débit comportemental humain pour divers comportements et activités. Ceux-ci incluent : la mémorisation de chiffres binaires (4,9 bits/s) ; parole en 17 langues différentes (39 bits/s) ; compréhension orale en anglais (13 bits/s) ; reconnaissance d’objets (30-50 bits/s) ; StarCraft (10 bits/s) ; saisie (10 bits/s).
Ceci est cohérent avec des travaux antérieurs suggérant que les humains communiquer à un débit d’environ 40 bits/s.
Cela a également des implications lorsqu’on tente d’estimer la capacité de stockage du cerveau humain, qui, selon les chercheurs, pourrait être hébergée sur une clé USB de 5 Go, si une personne absorbait des données à un débit de 10 bits/s, 24 heures sur 24, pendant 100 heures. années.
Les auteurs de Caltech observent que les gens aiment penser que leur vie intérieure est bien trop complexe pour être exprimée par un discours en temps réel, comme le permet un pipeline cérébral fonctionnant à 10 bits/s. Mais ce n’est qu’une illusion, disent-ils.
“Parce que nous pourrions nous engager dans l’une des 2 ^ 10 actions ou pensées possibles dans la seconde suivante, nous avons l’impression que nous pourrions toutes les exécuter en même temps”, déclarent-ils dans le journal. “Mais dans la pratique, ils se produisent de manière séquentielle.”
Mais cette illusion sur le débit mental humain a des conséquences, affirment-ils, parce que les technologues y croient.
Par exemple, le co-fondateur de Neuralink, Elon Musk, a ainsi décrit son entreprise d’implants cérébraux dans une interview de 2018: “Le but du neuro-link est de créer une interface à large bande passante avec le cerveau de telle sorte que nous puissions être en symbiose avec l’IA, car nous avons un problème de bande passante. Vous ne pouvez tout simplement pas communiquer avec vos doigts. C’est trop lent.”
Zheng et Meister ne croient pas qu’une interface à large bande passante soit nécessaire pour communiquer avec le cerveau.
“Sur la base des recherches examinées ici concernant le taux de cognition humaine, nous prévoyons que le cerveau de Musk communiquera avec l’ordinateur à environ 10 bits/s”, écrivent-ils. “Au lieu du faisceau d’électrodes Neuralink, Musk pourrait simplement utiliser un téléphone, dont le débit de données a été conçu pour correspondre au langage humain, qui à son tour est adapté à la vitesse de perception et de cognition.”
Neuralink n’a pas répondu à une demande de commentaire.
Meister a dit par e-mail Le registre qu’il estime que la communauté technologique devrait revoir ses exigences en matière de communication directe avec le cerveau à la lumière de la vitesse de la pensée.
“[Musk] “Il dit dans cette interview qu’il souhaite que cette interface soit disponible pour tout le monde, l’homme de la rue”, a déclaré Meister. “Cela ne fonctionnera presque certainement pas. Nous avons soutenu qu’il existe de nombreuses preuves démontrant que, quoi qu’il arrive, on ne peut pas penser à une vitesse supérieure à 10 bits par seconde. Alors oui, une réévaluation massive serait utile ici. »
La revue technologique du MIT de l’année dernière signalé que la vitesse de pensée fixe une limite à la bande passante des implants cérébraux, tout en reconnaissant qu’il existe des applications potentielles où un débit plus élevé pourrait être applicable, en particulier pour restaurer les fonctions corporelles, grâce à des techniques telles que la surveillance des motoneurones.
Pourtant, Zheng et Meister expriment leur scepticisme quant à la nécessité d’interfaces cerveau-ordinateur (BCI) à large bande passante pour les patients présentant des troubles sensoriels ou moteurs.
Ils soulignent les efforts visant à restaurer la vision à l’aide de réseaux d’électrodes implantés dans l’œil pour stimuler les cellules ganglionnaires avec des signaux provenant d’une caméra vidéo, ce qui nécessitait des débits de données de l’ordre du gigabit par seconde.
« Bien que motivée par de bonnes intentions, cette approche s’est révélée totalement infructueuse : après des décennies d’efforts, tous les patients implantés rester légalement aveugle“, notent-ils. “Les grandes entreprises à l’origine de cette approche ont maintenant fait faillite et leurs patients sont laissés pour compte”. transportant du matériel abandonné dans leurs yeux“.
Une approche plus pratique (et une déployé avec succès en 2018), disent-ils, implique qu’un ordinateur traduise la scène visuelle en parole en temps réel, puis la décrive avec des mots – à un débit de données cognitivement compréhensible.
“Le principe important des BCI sensoriels et moteurs est qu’il suffit de transmettre seulement quelques bits par seconde vers et depuis le cerveau, et ceux-ci peuvent généralement être transportés par des interfaces qui ne nécessitent pas de percer des trous dans la tête de l’utilisateur.” soutiennent les auteurs.
Bien que beaucoup de choses restent inconnues sur le fonctionnement réel du cerveau humain, les auteurs suggèrent qu’il existe d’énormes opportunités de nouvelles découvertes pour faire progresser les connaissances humaines.
“La clé est d’observer le cerveau humain dans des conditions de comportement complexe où, par exemple, la tâche spécifique dans laquelle vous êtes engagé change plusieurs fois par seconde”, a déclaré Meister. “Nous commençons actuellement de telles expériences avec des sujets humains dans des conditions réalistes, comme conduire une voiture en simulation et enregistrer des électrodes de neurones dans différentes zones du cerveau. Mais il y a de la place pour beaucoup plus d’inventivité et de créativité dans la conception de nouvelles expériences ici.” ®
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