Les ordinateurs du futur pourraient-ils fonctionner avec des cellules du cerveau humain ?
Des chercheurs de l’université Johns Hopkins vantent les promesses de l' »intelligence organoïde », qui pourrait un jour produire des ordinateurs plus rapides, plus efficaces et plus puissants que l’informatique et l’IA basées sur le silicium.
Un « bio-ordinateur » alimenté par les cellules du cerveau humain pourrait être mis au point de notre vivant, selon des chercheurs de l’université Johns Hopkins qui s’attendent à ce que cette technologie élargisse de manière exponentielle les capacités de l’informatique moderne et crée de nouveaux domaines d’étude.
L’équipe présente aujourd’hui son projet d' »intelligence organoïde » dans la revue Frontiers in Science.
« L’informatique et l’intelligence artificielle ont été le moteur de la révolution technologique, mais elles atteignent un plafond », a déclaré Thomas Hartung, professeur de sciences de la santé environnementale à la Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health et à la Whiting School of Engineering, qui est à la tête de ces travaux. « La bioinformatique est un effort énorme de compactage de la puissance de calcul et d’augmentation de son efficacité pour dépasser nos limites technologiques actuelles. »
Depuis près de vingt ans, les scientifiques utilisent de minuscules organoïdes, des tissus cultivés en laboratoire ressemblant à des organes en pleine croissance, pour faire des expériences sur des reins, des poumons et d’autres organes sans avoir recours à des tests sur des humains ou des animaux. Plus récemment, Hartung et ses collègues de Johns Hopkins ont travaillé sur des organoïdes cérébraux, des orbes de la taille d’un point de stylo dotés de neurones et d’autres caractéristiques qui promettent de soutenir des fonctions de base comme l’apprentissage et la mémoire.
« Cela ouvre la voie à la recherche sur le fonctionnement du cerveau humain », a déclaré Hartung. « Parce que vous pouvez commencer à manipuler le système, faire des choses que vous ne pouvez pas éthiquement faire avec des cerveaux humains ».
Hartung a commencé à cultiver et à assembler des cellules cérébrales en organoïdes fonctionnels en 2012 en utilisant des cellules provenant d’échantillons de peau humaine reprogrammées dans un état semblable à celui des cellules souches embryonnaires. Chaque organoïde contient environ 50 000 cellules, soit la taille du système nerveux d’une mouche à fruits. Il envisage maintenant de construire un ordinateur futuriste avec de tels organoïdes cérébraux.
Selon M. Hartung, les ordinateurs fonctionnant avec ce « matériel biologique » pourraient, au cours de la prochaine décennie, commencer à réduire la consommation d’énergie des superordinateurs, qui devient de plus en plus insoutenable. Même si les ordinateurs traitent les calculs impliquant des nombres et des données plus rapidement que les humains, les cerveaux sont beaucoup plus intelligents pour prendre des décisions logiques complexes, comme distinguer un chien d’un chat.
« Le cerveau est toujours inégalé par les ordinateurs modernes », a déclaré Hartung. « Frontier, le dernier superordinateur du Kentucky, est une installation de 600 millions de dollars et de 6 800 pieds carrés. En juin de l’année dernière seulement, il a dépassé pour la première fois la capacité de calcul d’un seul cerveau humain – mais en utilisant un million de fois plus d’énergie. »
Selon M. Hartung, il faudra peut-être des décennies avant que l’intelligence organoïde puisse alimenter un système aussi intelligent qu’une souris. Mais en augmentant la production d’organoïdes de cerveau et en les entraînant à l’intelligence artificielle, il prévoit un avenir où les bio-ordinateurs prendront en charge une vitesse de calcul, une puissance de traitement, une efficacité des données et des capacités de stockage supérieures.
« Il faudra des décennies avant que nous atteignions l’objectif de quelque chose de comparable à n’importe quel type d’ordinateur », a déclaré Hartung. « Mais si nous ne commençons pas à créer des programmes de financement pour cela, ce sera beaucoup plus difficile. »
L’intelligence organoïde pourrait également révolutionner la recherche sur les tests de médicaments pour les troubles du développement neurologique et la neurodégénérescence, a déclaré Lena Smirnova, professeur adjoint de santé environnementale et d’ingénierie à Johns Hopkins, qui codirige les investigations.
« Nous voulons comparer des organoïdes cérébraux provenant de donneurs au développement normal à des organoïdes cérébraux provenant de donneurs atteints d’autisme », a déclaré Mme Smirnova. « Les outils que nous développons vers le calcul biologique sont les mêmes qui nous permettront de comprendre les changements dans les réseaux neuronaux spécifiques à l’autisme, sans avoir à utiliser des animaux ou à accéder à des patients, afin de comprendre les mécanismes sous-jacents qui expliquent pourquoi les patients ont ces problèmes de cognition et ces déficiences. »
Pour évaluer les implications éthiques du travail avec l’intelligence organoïde, un consortium diversifié de scientifiques, de bioéthiciens et de membres du public a été intégré à l’équipe.
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