Alors que les entreprises du monde entier s’empressent de construire davantage de centres de données pour alimenter les modèles d’intelligence artificielle (IA), les chercheurs étudient la possibilité d’utiliser des cellules humaines vivantes dans les systèmes informatiques.
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Une startup australienne affirme avoir créé le premier appareil au monde permettant aux utilisateurs d’« exécuter du code » sur des cellules vivantes du cerveau humain.
Cortical Labs a développé un système qui combine des neurones développés en laboratoire avec du matériel en silicium, permettant aux utilisateurs d’explorer des applications allant des neurosciences et de la modélisation des maladies à la robotique et à l’intelligence artificielle (IA).
Le système, CL1, fonctionne en cultivant des neurones à partir de cellules souches et en les plaçant sur des puces capables d’envoyer et de recevoir des signaux électriques.
“Nous utilisons ces cellules davantage comme une approche technique pour construire quelque chose qui n’a jamais existé auparavant et qui pourrait avoir des propriétés que nous n’avons jamais pu utiliser auparavant. Et jusqu’à présent, les résultats sont très intéressants”, a déclaré Brett J. Kagan, directeur scientifique et directeur opérationnel de Cortical Labs, à Euronews Next.
“Tout ce dont vous avez besoin est d’un peu de sang ou d’un peu de peau, et vous pouvez générer un approvisionnement indéfini de ces cellules que vous pouvez ensuite transformer en neurones”, a ajouté Kagan.
La société affirme travailler sur des installations informatiques biologiques à Melbourne et à Singapour, où plusieurs unités de son système pourraient être déployées et accessibles à distance.
En quoi est-elle différente de la puce de silicium conventionnelle ?
CL1 permet aux utilisateurs d’interagir directement avec les neurones, en envoyant des signaux électriques comme entrées et en interprétant la réponse des cellules en temps réel.
Comme les systèmes informatiques conventionnels, il utilise des puces de silicium, mais elles sont équipées de microélectrodes qui communiquent avec les neurones vivants, envoyant des signaux et lisant leurs réponses dans le cadre du calcul.
Contrairement aux ordinateurs conventionnels à base de silicium, le système de la taille d’une boîte à chaussures utilise des cultures de cellules vivantes qui nécessitent un liquide riche en nutriments pour survivre, une approche parfois décrite comme un « logiciel humide ».
Selon Cortical Labs, environ 120 unités d’un tel système fonctionnent dans un petit centre de données à Melbourne, en Australie.
Bien que l’idée de cultiver des neurones en laboratoire ne soit pas nouvelle, ce que Cortical Labs dit avoir fait différemment, c’est standardiser un système qui peut être utilisé plus facilement en connectant des cultures cellulaires à des interfaces électroniques, plutôt que d’exiger des configurations de laboratoire complexes et personnalisées.
Efficacité trouvée en biologie humaine
Ce qui nécessitait autrefois des mois ou des années de travail en laboratoire spécialisé peut désormais être réalisé en quelques heures ou jours grâce à sa plateforme intégrée, affirme l’entreprise.
Interagir de cette manière avec les neurones biologiques pourrait rendre l’informatique plus économe en énergie et plus adaptable que les systèmes conventionnels.
“La biologie est incroyablement économe en énergie. [humans] Cela ne nécessite pas de grandes quantités de données. » dit Kagan.
“J’ai une jeune fille, et pour qu’elle sache ce qu’est un chien, il lui suffit de voir quelques photos d’un chien. L’apprentissage automatique doit concerner des dizaines de milliers, des centaines de milliers, selon la tâche. Nous pouvons également faire face à l’incertitude, aux informations bruyantes”, a-t-il ajouté.
L’utilisation de cellules d’origine humaine pourrait également avoir des applications en recherche. Étant donné que les neurones sont cultivés à partir d’échantillons de donneurs, ils peuvent refléter des traits génétiques, permettant ainsi aux scientifiques d’étudier en laboratoire la manière dont les cellules réagissent à différents traitements.
Cela dit, les ordinateurs traditionnels à base de silicium restent beaucoup plus efficaces pour effectuer des calculs mathématiques rapides et précis, a déclaré Kagan. Les progrès des systèmes d’IA actuels pourraient atteindre des limites pratiques, car ils nécessitent des quantités croissantes de données et de puissance de calcul.
Au lieu de cela, les futurs systèmes intégreront probablement des approches biologiques et basées sur le silicium pour atteindre des capacités qu’aucune des deux ne pourrait offrir seule, a déclaré le cofondateur.
“L’avenir de l’informatique sera celui où nous pourrons profiter de tous les outils dont nous disposons pour obtenir le meilleur résultat.”
Certains experts conviennent que les systèmes biologiques offrent des avantages tels qu’une faible consommation d’énergie et une adaptabilité, mais se demandent jusqu’où les approches actuelles peuvent aller.
“Si vous utilisez uniquement un réseau plat de neurones humains, je ne pense pas que cela présente de grands avantages par rapport aux systèmes traditionnels à base de silicium”, a déclaré Alysson R. Muotri, directrice du Sanford Center for Stem Cell Education and Integrated Space Stem Cell Orbital Research (ISSCOR) à l’Université de Californie à San Diego, aux États-Unis, à Euronews Next.
Il a déclaré que des structures plus complexes, tridimensionnelles, semblables à celles du cerveau, connues sous le nom d’organoïdes, pourraient offrir un plus grand potentiel, même si elles restent expérimentales.
Enjeux éthiques autour de la biologie en informatique
L’utilisation de cellules humaines en informatique soulève des questions éthiques, même si les chercheurs affirment que le niveau de préoccupation dépend de la complexité du système.
Muotri a déclaré qu’il ne voyait pas de problèmes majeurs avec des réseaux plus simples de neurones humains, comme ceux utilisés par des sociétés comme Cortical Labs.
Cependant, il a averti que des structures cérébrales plus complexes pourraient présenter des défis.
“L’organisation anatomique des tissus… peut probablement générer une sorte d’expérience sur une plaque”, a-t-il déclaré. “Cela pourrait sensibiliser certaines personnes… et certaines personnes pourraient se sentir mal à l’aise en l’apprenant.”
Il a ajouté que de telles préoccupations pourraient nécessiter de nouvelles règles et une nouvelle surveillance à mesure que la technologie se développe.
Kagan a déclaré que l’approche de Cortical Labs pourrait offrir des avantages éthiques, notamment en réduisant le besoin de tests sur les animaux et en permettant un meilleur contrôle sur les systèmes biologiques.
“Nous considérons qu’il s’agit d’une bien meilleure approche”, a-t-il déclaré.
