Notre cerveau est une merveille d’efficacité énergétique, avec 86 milliards de neurones et des milliards de connexions fonctionnant avec seulement 20 watts, soit l’énergie d’une seule ampoule. Innovateurs suisses à Étincelle finale transforment notre génie biologique en intelligence artificielle de pointe. C’est la frontière du logiciel, appelé « wetware » – un concept révolutionnaire qui remplace les puces de silicium par des neurones cultivés en laboratoire et dérivés de cellules souches. En exploitant l’adaptabilité et l’efficacité de véritables cellules cérébrales, les logiciels humides pourraient lancer une nouvelle ère de l’IA dans laquelle la biologie et la technologie fusionneraient pour créer une discipline entièrement nouvelle.
Tout commence par les cellules souches. Final Spark transforme les cellules de la peau en neurones et les fait pousser dans un shaker orbital. Oui, c’est comme un fabricant de smoothies cérébraux. En trois mois, ces cellules souches deviennent des mini-cerveaux (organoïdes) mesurant 0,5 mm. Ces « mini-cerveaux » possèdent environ 10 000 neurones qui fonctionnent et constituent en fait de véritables tissus cérébraux.
Les chercheurs utilisent ensuite un réseau multi-électrodes pour envoyer des signaux de microcourant à ces organoïdes, qui répondent par des pointes électriques. Il est possible de les voir réagir en temps réel, traitant l’information comme notre cerveau biologique. Ils sont petits mais aussi efficaces et pleins de possibilités : ils pourraient redéfinir ce que l’IA peut faire et comment cela est fait. Et tout cela repose sur la façon dont le cerveau traite naturellement les informations pour raisonner et prendre des décisions intelligentes de manière économe en énergie.
La prochaine étape du développement des organoïdes consiste à les entraîner à effectuer des tâches utiles. Comme les réseaux de neurones artificiels (ANN), qui nécessitent une formation pour reconnaître les modèles dans les données, les organoïdes doivent apprendre à traiter les informations de manière significative. Cependant, alors que les ANN s’appuient sur des algorithmes pour ajuster les connexions, la formation organoïde implique un mélange de stimulation électrique et de renforcement chimique.
L’un des outils les plus fascinants de ce processus est la dopamine, un neurotransmetteur associé au plaisir, à la récompense et à la motivation. Les chercheurs ont encapsulé la dopamine dans des cages moléculaires qui peuvent être libérées par la lumière ultraviolette (UV). Lorsque ces neurones effectuent une action souhaitée, la lumière UV libère de la dopamine, récompensant le réseau neuronal de l’organoïde pour qu’il répète l’action. En favorisant la formation de nouvelles voies neuronales, il imite le système de récompense du cerveau humain, ce qui en fait un outil puissant pour améliorer l’apprentissage et augmenter les performances. Le processus de formation commence par des tâches simples, telles que le stockage de bits d’informations et l’exécution d’opérations logiques telles que « ET » et « OU ». À mesure que les chercheurs affinent leurs méthodes, ils étendent ces capacités à des fonctions plus complexes, telles que la reconnaissance d’images et la prise de décision, et développent la neuroplasticité, le processus de renforcement de certaines voies neuronales.
Alors que les minuscules amas neuronaux d’aujourd’hui mesurent 5 mm de large, l’objectif est de les faire croître jusqu’à 5 à 10 cm, ce qui nécessitera des avancées majeures pour donner à ces mini-cerveaux leurs propres « vaisseaux sanguins » pour fournir des nutriments et de l’oxygène. Fred Jordan de Final Spark imagine des neurosphères flottantes alimentant d’immenses centres de bioinformatique. “Cela ressemble à de la science-fiction”, dit-il, “mais c’est aussi le cas de nombreuses technologies actuelles.”
Contrairement aux systèmes au silicium énergivores, les organoïdes sont renouvelables et économes en énergie, utilisant une fraction de la puissance de calcul traditionnelle. Avec moins de déchets et plus d’adaptabilité, la bioinformatique pourrait définir la prochaine ère d’innovation durable
Intelligence artificielle (IA) et intelligence naturelle (NI)
La frontière entre l’intelligence artificielle (IA) et l’intelligence naturelle (NI) – notre cognition basée sur le cerveau humain – devient de plus en plus floue, à mesure que les progrès de la bioinformatique fusionnent les systèmes biologiques et artificiels. L’IA s’appuie sur des algorithmes programmés, des modèles informatiques et de vastes ensembles de données, tandis que l’NI découle des réseaux neuronaux dynamiques et interconnectés du cerveau humain, capables de conscience de soi, d’émotions, de créativité et de connexion sociale. Contrairement au traitement prévisible de l’IA, NI évolue de manière contextuelle à travers des expériences vécues, qui englobent des sensations capturées via un réseau de récepteurs à l’échelle du corps qui va bien au-delà du cerveau lui-même.
Il est intéressant de noter que les organoïdes de bioinformatique – de minuscules groupes de neurones humains dérivés de cellules souches – fonctionnent de la même manière que les systèmes d’IA. Ces organoïdes imitent les processus cérébraux tels que l’apprentissage et la formation de voies neuronales, comblant ainsi le fossé entre l’IA et l’NI. Comprendre les différences entre l’IA et NI est essentiel pour exploiter les atouts de l’IA, comme l’efficacité et l’évolutivité, tout en préservant les qualités humaines essentielles à la prise de décision éthique et à l’innovation.
Final Spark est l’un des pionniers de ce mouvement, tirant parti de la bioinformatique basée sur les organoïdes pour reproduire l’adaptabilité et l’efficacité énergétique du cerveau. En intégrant les réseaux biologiques à l’IA, ils visent à développer des systèmes hautement adaptables et économes en énergie. À mesure que la bioinformatique ouvre la possibilité de révolutionner l’IA, la médecine et la durabilité, elle pourrait remodeler la façon dont nous interagissons avec l’intelligence elle-même. Comment allons-nous faire la différence et sauvegarder ce qui nous rend spécifiquement humains ? Après tout, qu’est-ce que la conscience ?
Lectures essentielles sur l’intelligence artificielle
Le chemin à parcourir
Jordan envisage un avenir dans lequel les centres de bioinformatique rivaliseraient avec les centres de cloud computing actuels, offrant une efficacité et une adaptabilité inégalées. “Cette technologie a le potentiel de redéfinir l’informatique”, dit-il. “Il ne s’agit pas seulement de créer quelque chose de nouveau ; il s’agit de comprendre et d’exploiter les principes de la vie elle-même.”
Alors que les frontières entre biologie et technologie s’estompent, des questions fondamentales se posent : qu’est-ce qui définit l’intelligence naturelle de notre cerveau et en quoi diffère-t-elle de l’intelligence artificielle ? La capacité de transformer des cellules souches en neurones représente plus qu’une étape scientifique ; il met en valeur la remarquable capacité d’innovation et d’adaptation de l’humanité.
La NeuroPlatform de Final Spark offre un système ouvert et accessible à distance pour la recherche informatique « wetware » de pointe. Visitez leur site pour obtenir un accès instantané et effectuer des recherches en bioinformatique depuis votre bureau.
Co-écrit par Cornelia C. Walther, Ph.D.., directeur fondateur de POZE et Wharton Fellow
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