Selon l'actualité du 7 mars, lors du Mobile World Congress à Barcelone, en Espagne, la start-up australienne CorticalLabs a lancé le premier bio-ordinateur commercial au monde CL1 basé sur des cellules cérébrales humaines. Le système utilise des agrégats de neurones bidimensionnels cultivés en laboratoire pour atteindre des capacités d'apprentissage de base grâce à un mécanisme de retour de signal électrique. L’équipe affirme qu’elle peut être utilisée comme IA biologique de faible puissance pour les tests de médicaments et la recherche en neurosciences.

La communauté universitaire est prudente quant à son potentiel : les experts confirment que même si le système peut accomplir des tâches simples comme le jeu de « Ping Pong », il existe un fossé entre les générations en matière d'intelligence décisionnelle complexe ; Les éthiciens préviennent qu’il pourrait y avoir un risque d’éveil de la conscience à l’avenir, mais la plupart des chercheurs soulignent que le modèle actuel, semblable à un cerveau, ne contient que des centaines de milliers de neurones (moins complexes que les cerveaux d’insectes) et n’a pas du tout les caractéristiques d’une conscience autonome.

Voici la traduction :

Par une chaude après-midi à Melbourne à la fin de l'année dernière, des centaines de milliers de cellules cérébrales humaines vivantes étaient stockées dans des boîtes posées sur une table à Brunswick. Bien que les neurones soient invisibles à l’œil nu, Brett Kagan, directeur scientifique de la start-up CorticalLabs, montre du doigt un grand écran affichant des signaux semblables à ceux d’un électrocardiogramme. Ces signaux prouvent que des cellules cérébrales saines réagissent aux entrées des ordinateurs à proximité.

"En bref, ils apprennent", a déclaré Kagan.

Kagan et son équipe ont lancé la première plateforme commerciale de bioinformatique, CL1, lors d'un sommet technologique international à Barcelone, en Espagne. À l’intérieur de l’appareil, des centaines de milliers de neurones cultivés en laboratoire sont sur le point d’exploser, leur nombre se situant quelque part entre ceux trouvés dans le cerveau des fourmis et des cafards. Même s’il est difficile, même pour des créateurs comme le Dr Kagan, de prédire les applications spécifiques de ces cellules cérébrales, il est enthousiaste à l’idée que d’autres chercheurs et entreprises technologiques explorent davantage de possibilités : « Il existe de nombreuses possibilités. »

La start-up basée à Melbourne s'est déjà fait un nom dans le domaine de la bioinformatique. En 2022, ils ont réussi à entraîner des neurones dans une boîte de Pétri pour jouer au jeu vidéo « Ping Pong ». Le Dr Kagan a révélé que cette technologie pourrait être utilisée à l'avenir pour « la modélisation de maladies ou le test de médicaments ». Mais leur objectif ultime est d’utiliser ces minuscules collections de neurones pour développer une intelligence artificielle biologique. C'est également l'objet de leur présentation lors de cette conférence.

D’autres scientifiques travaillant dans des domaines connexes soulignent que même si des systèmes comme CL1 peuvent avoir certaines utilités et sont amusants à utiliser en équipe, la technologie présente des limites.

Qu’est-ce que « l’intelligence artificielle biologique » ?

L’idée derrière le système CL1 est la suivante : puisque des entreprises comme Google et OpenAI tentent de développer une intelligence artificielle qui fonctionne comme un cerveau, pourquoi ne pas simplement utiliser les éléments de base du cerveau, les neurones, pour atteindre cet objectif ? Le Dr Kagan a déclaré : « La seule chose dotée d'une « intelligence générale » est le cerveau biologique. Il a souligné que les réseaux neuronaux construits dans des boîtes de Pétri comme le système CL1 ne sont pas une intelligence artificielle à la manière de ChatGPT ou de DALL-E. Le Dr Kagan a également des attentes relativement faibles quant aux capacités futures de tels systèmes. « Nous n’essayons pas de remplacer les tâches dans lesquelles l’IA excelle actuellement », a-t-il déclaré.

Cependant, le Dr Kagan estime que les caractéristiques inhérentes des neurones sont plus adaptées à des scénarios particuliers tels que la recherche médicale. Tout d’abord, la consommation d’énergie est très faible. Actuellement, les modèles d’intelligence artificielle traditionnels consomment beaucoup d’énergie pour produire des résultats, alors que le système CL1 ne fonctionne qu’avec quelques watts. Deuxièmement, le Dr Kagan a mentionné que le cerveau apprend très rapidement : « Les humains, les souris, les chats et même les oiseaux peuvent déduire des décisions complexes à partir de quantités infimes de données. C'est le point faible de l'intelligence artificielle existante.

Comment « Dishbrain » a appris à jouer au jeu

Le système CL1 n’est pas grand, de la taille d’une boîte à chaussures. Une grande partie du système est conçue pour héberger et maintenir les neurones en vie. Les neurones ont des exigences élevées vis-à-vis du milieu de vie. Le système doit régulièrement éliminer les déchets, reconstituer les nutriments et empêcher l’invasion de micro-organismes indésirables. Mais la partie la plus cruciale est la puce, un petit dispositif à base de silicium auquel sont attachés des centaines de milliers de neurones du cerveau humain interconnectés et cultivés en laboratoire.

Ces neurones sont produits en convertissant des cellules sanguines en cellules souches induites grâce à une technologie de reprogrammation dans un environnement de laboratoire, puis en les cultivant en neurones. Le Dr Kagan a déclaré : « Ces cellules proviennent d'échantillons de sang fournis par des volontaires. La quantité de sang collectée équivaut à un examen physique régulier, mais les neurones transformés peuvent établir un réseau synaptique sur la puce.

La puce « entraîne » les neurones en délivrant de petites quantités de signaux aléatoires ou réguliers : les réponses correctes entraînent un retour ordonné, les erreurs déclenchent une stimulation chaotique. Après une période d’entraînement, les neurones commencent à apprendre à juger quelle est la bonne réponse. C'est ce mécanisme qui permet au système Dishbrain de première génération développé par CorticalLabs d'apprendre à jouer au jeu « Ping Pong ». Même si son taux de réussite au bâton n’était que légèrement supérieur au hasard, il était déjà meilleur qu’un système qui recevait uniquement une stimulation mais aucun retour. Depuis lors, CorticalLabs a continuellement mis à jour le système, et des logiciels et du matériel de support pour cultiver les neurones et améliorer la précision ont également été publiés.

cellules cérébrales utilisées dans la recherche

Bien que laisser les neurones jouer au ping-pong soit une première, les scientifiques cultivent depuis des années de minuscules agrégats de neurones appelés organoïdes cérébraux pour les utiliser dans le test de drogues ou pour étudier la formation du cerveau humain. Ernst Wolvetang, biologiste de l'Université du Queensland engagé depuis longtemps dans la recherche sur les cellules souches, estime que les agrégats de neurones utilisés par CorticalLabs sont relativement simples. CorticalLabs utilise des agrégats de neurones bidimensionnels pour superposer les neurones sur la puce, tandis que le laboratoire du professeur Wolwetang utilise des organoïdes cérébraux tridimensionnels, qui « contiennent plus de types de cellules et le réseau neuronal est plus complexe et sophistiqué ».

Malgré les différences dans les voies technologiques, le professeur Wolwetang continue de coopérer avec la start-up et estime que les deux parties ont des avantages complémentaires. "Au début, nous nous demandions comment les réseaux neuronaux bidimensionnels pouvaient apprendre si rapidement", a-t-il déclaré, "mais CorticalLabs a non seulement développé un équipement sophistiqué de culture neuronale, mais a également conçu des logiciels et des méthodes d'analyse pour vérifier la capacité d'apprentissage."

Le professeur Wolweitang prévoit de connecter les organoïdes cérébraux tridimensionnels de la taille d'une lentille cultivés dans son laboratoire au système logiciel et matériel développé par CorticalLabs pour vérifier si cet organe tridimensionnel possède un mécanisme d'apprentissage équivalent à un réseau neuronal bidimensionnel. Une fois qu’il sera prouvé que les organoïdes cérébraux qu’il a développés ont la capacité d’apprendre, le professeur Wolweitang mènera des recherches approfondies sur l’impact des maladies neurodégénératives sur la fonction de mémoire des organoïdes cérébraux. Mais il émet des réserves quant à l'assimilation de la puissance de calcul des neurones dans une boîte de Pétri à l'IA : "Je comprends ce raisonnement, après tout, ces réseaux neuronaux humains apprennent à une vitesse incroyable. Mais apprendre le "ping-pong" est une chose, prendre des décisions complexes en est une autre. Je réserve mon jugement à ce stade."

Des enjeux éthiques dans une boîte de Pétri

Silvia Velasco, chercheuse en cellules souches au Murdoch Children's Research Institute, utilise des organoïdes cérébraux pour étudier la formation du cortex cérébral humain. Elle a déclaré : « Le cortex cérébral reflète le mieux le caractère unique du cerveau humain, et sa structure et ses modes de développement varient considérablement d'une espèce à l'autre. » Elle a ajouté : "En tant que scientifique engagé dans la recherche sur les organoïdes cérébraux, je pense souvent aux problèmes éthiques qui peuvent découler de ce travail."

De nombreux scientifiques dans ce domaine et l’équipe de CorticalLabs sont bien conscients que leurs recherches sont sensibles. Bien que les organoïdes cérébraux actuellement utilisés soient loin d'être un véritable cerveau, on craint que des réseaux neuronaux plus vastes à l'avenir puissent produire une conscience ou une conscience de soi, et peut-être même acquérir des capacités semblables à celles du cerveau. "À ce stade, je pense que cette inquiétude n'est pas fondée. Ce serait une grande perte de ne pas utiliser un système qui pourrait potentiellement guérir de graves maladies cérébrales", a déclaré Velasco. "Mais nous devons évaluer et anticiper les problèmes potentiels qui pourraient découler de l'utilisation de ces modèles."

Le Dr Kagan reconnaît ces préoccupations, mais estime que le domaine en est encore à ses balbutiements et qu'il est difficile de prédire les limites éthiques. "Nous ne pouvons pas répondre à cette question, c'est pourquoi nous travaillons avec de nombreux bioéthiciens", a-t-il déclaré. "Les systèmes de cellules cérébrales indépendantes que nous construisons sont comme des circuits et peuvent être utilisés selon les besoins. Ils n'auront pas les caractéristiques de la conscience. Nous testerons et évaluerons, et s'il y a des risques, nous ajusterons la conception pour les éviter."