Un nouveau développement permet d’implanter des implants cérébraux de niveau supérieur

Les chercheurs révolutionnent les interfaces cerveau-ordinateur à l’aide de l’électronique au silicium

Dans le nouveau projet DARPA, les chercheurs exploitent les dernières technologies dans l’électronique au silicium pour inventer un dispositif d’interface neuronale implantable qui pourrait transformer la façon dont les systèmes artificiels améliorent les fonctions du cerveau.

Aujourd’hui, les dispositifs d’électrodes implantées pour stimuler le cerveau sont des dispositifs extrêmement grossiers avec une poignée d’électrodes qui sont utilisées pour atténuer les effets de la maladie de Parkinson, de l’épilepsie et d’autres affections neurodégénératives. Le nombre de patients avec ces dispositifs représente seulement des dizaines de milliers en raison de l’extrême invasivité du processus d’implantation et de la grande taille du dispositif implanté. L’invention d’un dispositif d’implant moins invasif avec de nombreux autres canaux qui peuvent interagir avec le cerveau entraînerait des améliorations révolutionnaires dans les interfaces cerveau-machine, y compris les interfaces directes avec le cortex auditif et le cortex visuel, en augmentant de manière spectaculaire la façon dont les systèmes artificiels peuvent prendre en charge la fonction cérébrale.

A flexible multielectrode array designed by Shepard and his team. If successful, this noninvasive device could alter the lives of people with hearing and visual impairments and neurodegenerative diseases. Credit: Ken Shepard

Grâce à une nouvelle subvention de 15,8 millions de dollars sur quatre ans de l’Agence pour les projets de recherche avancée de défense (DARPA) du département de la Défense des États-Unis (United States Department of Defense, abrégé par DoD), le professeur de Columbia Engineering, Ken Shepard, pionnier dans le développement de l’électronique qui interfère avec les systèmes biologiques, dirige une équipe pour faire exactement cela : inventez un dispositif d’interface neuronale implantable qui pourrait transformer la vie de personnes atteintes de maladies neurodégénératives ou de personnes qui ont une déficience visuelle et auditive.

“Ce sujet a attiré beaucoup d’intérêt venant du secteur privé, y compris les start-up Neuralink et Kernel”, explique Shepard, professeur de génie électrique et d’ingénierie biomédical à Columbia Engineering. “Si nous réussissons, la petite taille et l’échelle massive de cet appareil pourraient donner la possibilité pour des interfaces transformationnelles au cerveau y compris des interfaces directes avec le cortex visuel qui permettraient aux patients qui ont perdu leur vue de discriminer des modèles complexes à des résolutions sans précédent. Il s’agit d’un projet très ambitieux pour Columbia, en effet pour nous tous, et nous sommes très heureux d’aborder une question aussi difficile.”

Un implant cérébral se connectera avec 1 million de neurones

Le projet de Shepard se trouve dans le programme de R&D, Neural Engineering System Design (NESDconception de système d’ingénierie de neurones), une partie du plus grand programme de recherche du gouvernement fédéral : l’initiative BRAIN (BRAIN Initiative : Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies – aussi appelé Brain Activity Map Project). NESD vise à développer une interface neuronale implantable qui peut fournir une résolution de signal sans précédent et une bande passante de transfert de données entre le cerveau et le monde numérique. L’équipe de Shepard comprend des chercheurs d’institutions de premier plan comme Baylor College of Medicine, California Institute of Technology, Duke University, New York University, Northwestern et Medtronic. À Columbia, le projet comprend Rafael Yuste (professeur de sciences biologiques et neurosciences, arts et sciences), Liam Paninski (professeur de statistique et de neurosciences, arts et sciences) et Luca Carloni (professeur d’informatique, ingénierie). L’équipe est axée sur la réalisation des objectifs NESD pour concevoir un dispositif d’interface neuronale implantable à l’échelle d’un million de canaux pour permettre l’enregistrement et la stimulation du cortex sensoriel. En outre, ils prévoient de demander l’approbation réglementaire pour commencer les expériences chez l’homme à la fin du programme de quatre ans.

Les scientifiques commencent à travailler sur l’ingénierie inverse du cerveau

“C’est un calendrier très agressif”, note Shepard. “Nous pensons que le seul moyen d’y parvenir est d’utiliser une approche tout électrique qui implique un réseau d’enregistrement de surface massif avec plus d’un million d’électrodes fabriquées comme un dispositif monolithique sur un seul circuit intégré complémentaire en oxyde de métal-semiconducteur (CMOS). Nous travaillons avec Taiwan Semiconductor Manufacturing Company comme notre partenaire de fonderie”.

Compte tenu de la complexité et de l’ampleur des interfaces requises, Shepard et son équipe croient que le degré de non-invasion requis pour l’utilisation humaine dans ce délai agressif ne peut être réalisé qu’avec des architectures d’électrodes basées sur la stimulation et l’enregistrement sur la surface du cerveau. Bien que son approche soit fondée sur la pratique clinique humaine actuelle avec des matrices d’enregistrement en surface, la grande échelle et les exigences du programme NESD nécessitent un écart dramatique par rapport aux approches électriques antérieures des interfaces cerveau. Shepard croit que l’obtention de l’échelle requise pour NESD n’est possible que si son équipe exploite toutes les fonctionnalités de la technologie de pointe CMOS, ainsi que les capacités de fabrication associées de l’industrie, et utilise l’intégration monolithique des électrodes de stimulation/enregistrement avec une plate-forme électronique CMOS sous-jacente.

Les puces implantées sont ultra-conformes à la surface du cerveau, très légères et suffisamment souples pour se déplacer avec le tissu. La puce ne pénètre pas dans le tissu cérébral et utilise l’alimentation sans fil et la télémétrie de données.En utilisant l’état de l’art dans la nanoélectronique au silicium et l’appliquant de manière inhabituelle, nous espérons avoir un impact important sur les interfaces cerveau-ordinateur”, déclare Shepard.Nous avons réuni une équipe de classe mondiale pour traduire nos efforts à des fins humaines à la fin de ce programme”.

Columbia University School of Engineering and Applied Science

* interface neuronale directe – aussi appelée IND ou BCI ou encore ICM (brain-computer interface : interface cerveau-machine, ou encore interface cerveau-ordinateur)

Samsung rend l’« œil numérique » plus rapide à l’aide de la puce imitant le cerveau d’IBM

David Paul Morris / Bloomberg via Getty Images

En utilisant TrueNorth d’IBM, une puce neurosynaptique (ou puce cognitive : une puce de 4096 noyaux neurosynaptiques, qui vise à reproduire le fonctionnement du cerveau humain pour réaliser des tâches d’apprentissage machine plus rapidement), Samsung a pu améliorer son Dynamic Vision Sensor  (capteur de vision dynamique) afin de consommer beaucoup moins de puissance et commander des petits instruments avec des gestes de la main.

Un implant cérébral se connectera avec 1 million de neurones

Obtenir des ordinateurs pour imiter le cerveau humain est considéré comme la voie à suivre en les rendants plus rapides et plus économes en énergie. Tant et si bien que l’émulation du cerveau peut être la clé pour atteindre la singularité.

Samsung vient peut-être de nous placer un peu plus loin dans cette direction après avoir placé la puce cognitive d’IBM sur un dispositif de traitement d’image avancé, essentiellement en créant un œil numérique qui peut traiter des images numériques à une vitesse très rapide.

La base de la puce d’IBM TrueNorth s’inspire du cerveau : il a 4 096 cœurs de calcul, combinant à près d’1 million de neurones numériques et 256 millions de connexions synaptiques. Cela lui permet d’être rapide et de consommer beaucoup moins d’énergie.

IBM’s brain-inspired architecture consists of a network of neurosynaptic cores. Cores are distributed and operate in parallel. Cores operate—without a clock—in an event-driven fashion. Cores integrate memory, computation, and communication. Individual cores can fail and yet, like the brain, the architecture can still function. Cores on the same chip communicate with one another via an on-chip event-driven network. Chips communicate via an inter-chip interface leading to seamless scalability like the cortex, enabling creation of scalable neuromorphic systems.

Samsung a utilisé TrueNorth pour construire une meilleure version de son capteur de vision dynamique (DVS), une plate-forme de traitement d’image plus rapide.

À une conférence de presse à San José, Samsung a pu piloter un téléviseur à l’aide des gestes de la main à 10 pieds de distance (3 mètres).

Engadget

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Livre blanc de l’AACC Customer Marketing : l’intelligence artificielle, nouvelle frontière du marketing

Avant-propos

Les progrès de l’Intelligence Artificielle (IA) et de la robotique annoncent une nouvelle ère, celle de machines capables d’apprendre par elles–mêmes (machine learning) et de mimer les réseaux neuronaux du cerveau humain pour un apprentissage profond (deep learning).

Aujourd’hui, ces IA sont encore très limitées et les capacités cognitives des robots ne dépassent pas celles d’un petit enfant.

Mais dans un futur plus ou moins proche – Ray Kurzweill, pape du transhumanisme et responsable de l’innovation chez Google évoque 2030 – nous pourrions assister à la naissance de la machine consciente. C’est la fameuse singularité, une IA qui dépassera l’homme et pourra fabriquer elle-même des machines encore plus intelligentes.

Une perspective inquiétante rappelant Terminator et Matrix, mais qui laisse sceptiques beaucoup de scientifiques. Reste que 65 % des Français se disent inquiets du développement d’une intelligence artificielle selon une enquête Ifop pour l’Observatoire B2V des mémoires de décembre 2015.

Heureusement, l’empathie, la bienveillance, l’humour et la créativité restent l’apanage de l’homme. Et pour très longtemps encore d’après les chercheurs spécialisés dans ce domaine.

Dans les métiers de la communication et du marketing, des algorithmes permettent déjà de faire du marketing prédictif et de l’hyper personnalisation.  Mais ces programmes intelligents soulèvent plusieurs interrogations : quelle place pour l’humain si robots et algorithmes se multiplient dans tous les secteurs ? Comment former les gens aux nouveaux métiers et compétences générés par ces outils informatiques sophistiqués ? Quelle est la responsabilité des opérateurs (agences, prestataires, annonceurs) qui utilisent le big data et les algorithmes prédictifs ? Quelle est leur situation d’un point de vue juridique ?

Des problématiques qui devront être résolues avant que l’utilisation de l’Intelligence Artificielle ne devienne une pratique courante dans l’univers du marketing.

En attendant l’époque où humains et robots seront égaux (et donc concurrents), ce livre blanc se propose de faire un état des lieux des pratiques existantes en matière d’IA, qui devrait être la vedette de cette année 2016 selon Microsoft.

Ont collaboré à la publication « L’intelligence artificielle, nouvelle frontière du marketing » Laure Landes-Gronowski Avocat, Directeur du département Commerce électronique, Alain Bensoussan Avocats Lexing, Corentin Orsini, Directeur Conseil, Soon Soon Soon, Jean-Claude Heudin, Directeur de l’Institut de l’Internet et du Multimédia, Yan Claeyssen, Publicis ETO / Vice-Président de l’AACC Customer Marketing, Olivier Vigneaux, Directeur Général, BETC Digital, Vincent Druguet, Chief Executive Officer, Wunderman, Mathieu Vicard, Directeur Associé, Adrenaline, Pascal Joseph, Directeur du Business Development, MRM McCann, Frédéric Hart, Planneur Stratégique veille et innovation, MRM McCann, Catherine Michaud, Integer / Présidente de l’AACC Customer Marketing, Sébastien Brocandel, Directeur Associé, Directeur de création, Pschhh, Patrick Cappelli, journaliste.

AACC

Brainprint : les scientifiques peuvent vous identifier par vos ondes cérébrales avec une précision de 100 %

Une équipe de chercheurs de l’Université de Binghamton, dirigée par Sarah Laszlo et Zhanpeng Jin, a trouvé le moyen le plus efficace pour identifier les gens — à l’aide des ondes cérébrales. Ils ont découvert que les gens réagissent à des stimuli assez différemment et qu’il est possible de créer une signature unique, une brainprint, qui pourrait un jour remplacer les empreintes digitales dans un certain nombre de cas.

Cela a conduit les chercheurs à examiner comment cela pourrait être appliqué à la sécurité et à l’identification. Ils ont examiné l’activité cérébrale de 50 personnes qui portaient des dispositifs d’électroencéphalogramme pendant qu’ils regardaient une série de 500 images conçues spécifiquement pour obtenir des réponses uniques – par exemple, des images de pizza, Anne Hathaway, un bateau et des mots. Chaque image a « flashé, clignoté » sur un moniteur pendant seulement une demi-seconde.

Le résultat montre des différences significatives dans l’activité cérébrale pour définir un « brainprint » avec une précision de 100 %. Les résultats suggèrent que les ondes cérébrales peuvent être utilisées par des systèmes de sécurité pour vérifier l’identité d’une personne.

Photo: Maksim Kabakou/Shutterstock

Les applications futures de cette technologie ne seront probablement pas utilisées pour déverrouiller des smartphones. Cependant, elle pourrait être utilisée pour verrouiller des technologies beaucoup plus élevées. L’équipe voit un grand potentiel pour elle en termes de paramètres de haute sécurité, où un nombre limité d’utilisateurs autorisés ont besoin d’accéder à un niveau ultra haut.

Les brainprints sont plus efficaces à de telles fins, étant donné que les données biométriques du cerveau d’un individu sont très difficile à voler, et dans l’éventualité, l’identificateur spécifique peut être facilement annulé et réinitialisé. À ce moment-là, l’utilisateur autorisé peut tout simplement créer un nouveau brainprint.

“Nous pensons que vous ne pouvez même pas menacer quelqu’un pour avoir son brainprint et le faire fonctionner, parce que si vous menacez quelqu’un avec violence, ça les rend stressé”, dit Jin. “Lorsque vous êtes stressé, votre activité cérébrale change de façon spectaculaire. Nous pensons que le stress empêcherait une personne d’être en mesure d’utiliser l’empreinte de son cerveau pour authentifier le système”.

L’étude « CEREBRE » a été publiée récemment dans le IEEE Transactions on Information Forensics and Security.

Pour en savoir plus : Binghamton University Magazine

Les cellules souches utilisées pour remplacer une partie du cerveau humain

Shared science: Scientists at Riken’s Center for Developmental Biology in Kobe have coaxed human embryonic stem cells into developing the cell type and structure necessary to replicate a working pituitary gland

Scientifiques de Riken Center for Developmental Biology à Kobe ont cultivé en laboratoire une partie vitale du cerveau humain à partir de zéro. Eh bien, en fait, pas tout à fait à partir de zéro. L’équipe a cajolé les cellules souches embryonnaires humaines — des cellules essentielles dans notre corps qui ont la capacité de se transformer en n’importe quelle cellule particulière — en développant le type cellulaire et la structure nécessaire pour répliquer une glande pituitaire de travail. Ou, comme ils le décrivent, une structure tridimensionnelle hypophysaire.

Ils ont ensuite transplanté la glande de cellules souches sur des souris sans glandes pituitaires. Les souris ont récupéré et ont continué à vivre une vie normale.

« Il s’agit d’une étape excitante vers notre but ultime, qui est d’être en mesure de repousser des organes pleinement fonctionnels en laboratoire, » dit Takashi Tsuji, chef du centre de laboratoire de biologie du développement pour la régénération d’organe (Center for Developmental Biology’s Laboratory for Organ Regeneration). « Nous allons continuer d’aller de l’avant avec les expériences pour cultiver d’autres parties du corps. »

L’hypophyse est un organe de la taille d’un pois caché profondément dans le cerveau. Elle produit des hormones, mais contrôle également l’activité des autres glandes productrices d’hormone importante, y compris les surrénales et la thyroïde.

Les souris qui ont reçu l’hypophyse humaine avaient des lésions sur leurs propres glandes pituitaires. Habituellement, c’est mortel car les souris sont incapables de produire assez d’hormones clés, mais la transplantation s’est efforcée de fournir aux souris le bon équilibre d’hormones. Les souris avec la transplantation ont vécu trois fois plus longtemps que celles avec les lésions sur leur glande pituitaire. Puisque les souris étaient une souche particulière sans un système immunitaire fort, les hypophyses humaines n’ont pas été rejetées par le corps.

Hidetaka Suga, un des auteurs de ce nouveau rapport, est réticent pour préciser quand une hypophyse cultivée en laboratoire pourrait être prête à être utilisée chez des patients humains. Quand on lui demande quels sont les autres organes sur lesquels il travaillait, il répondit : “Désolé, c’est un secret” (est-ce l’hypothalamus ?).

Le domaine est connu comme la médecine régénérative. Pendant de nombreuses années, la régénération a été quelque chose que nous avons observé chez les animaux comme les lézards, qui sont en mesure de faire repousser leur queue si elle tombe, et animaux tels que les concombres de mer, qui peuvent régénérer l’ensemble complet de leurs organes internes. Cependant, pendant les 20 dernières années, ça a été une branche de la médecine qui cherche à se développer et pour remplacer des organes humains endommagés.

Les retombées potentielles pour le succès dans ce domaine sont énormes, c’est pourquoi il y a une pression telle sur les chercheurs pour démontrer cette invention révolutionnaire.

source : Japan Times
Étude publiée dans Nature doi:10.1038/ncomms10351 (version PDF)

Les scientifiques commencent à travailler sur l’ingénierie inverse du cerveau

Des chercheurs de l’Université Carnegie Mellon ont un nouveau projet : L’ingénierie inverse du cerveau. Leurs objectifs est de « rendre des ordinateurs qui pensent comme des humains. » Leur recherche de cinq ans a été financée par l’US Intelligence Advanced Research Projects Activity (IARPA) pour $ 12 millions.

L’effort de recherche, par le biais d’un programme de recherche de l’IARPA’s Machine Intelligence from Cortical Networks (MICrONS), fait partie de l’U.S. BRAIN Initiative pour révolutionner la compréhension du cerveau humain. Il est dirigé par Tai Sing Lee, professeur au Computer Science Department et le Center for the Neural Basis of Cognition (CNBC).

« MICrONS est semblable dans la conception et la portée pour le projet du génome humain, qui a d’abord séquencé et cartographié tous les gènes humains, » a déclaré Lee. « Son impact sera probablement sur le long terme et promet d’être un changeur de jeu en neuroscience et en intelligence artificielle. »

Sur une vaste échelle, les chercheurs espèrent découvrir les règles que le système visuel du cerveau utilise pour traiter l’information. Ils croient que, grâce à cette compréhension, ils peuvent révolutionner des algorithmes d’apprentissage automatique et la vision par ordinateur.

Plus précisément, les chercheurs veulent améliorer les performances de réseaux de neurones artificiels — des modèles de calcul pour l’intelligence artificielle inspiré par le système nerveux central des animaux. Ce type de technologie est plus fréquent que vous ne le pensez. Il est utilisé sur les voitures autonomes, la technologie de reconnaissance faciale et permet de comprendre la parole et l’écriture.

Cependant, la technologie est un peu dépassée.

« Les réseaux neuronaux d’aujourd’hui utilisent des algorithmes qui ont été essentiellement développés dans les années 1980, » a déclaré Lee. “Aussi puissant soient-ils, ils ne sont pas encore aussi efficace ou puissant que celles utilisées par le cerveau humain. Par exemple, pour apprendre à reconnaître un objet, un ordinateur a besoin qu’on lui montre des milliers d’exemples étiquetés et enseigné de façon supervisée, alors qu’une personne en exigerait qu’une poignée et sans avoir besoin de supervision. »

Afin de faire des mises à jour et des améliorations, l’équipe cherchait à mieux comprendre les connexions du cerveau. Sandra Kuhlman, professeur adjoint de sciences biologiques de Carnegie Mellon et le CNBC, prévoit d’utiliser une technique appelée «L’imagerie calcique à deux photons microscopie » pour enregistrer la signalisation des dizaines de milliers de neurones individuels chez les souris puisqu’ils traitent les informations visuelles.

Ceci est considéré comme un exploit sans précédent, dans le passé, seulement un seul neurone, ou des dizaines de neurones, en général ont été échantillonnés dans une expérience, observe-t-elle.

“En intégrant des capteurs moléculaires pour surveiller l’activité neuronale en combinaison avec des méthodes optiques sophistiqués, il est maintenant possible de suivre en même temps la dynamique neuronale de la plupart, sinon de la totalité des neurones dans une région du cerveau,” a dit Kuhlman. « En conséquence, nous produirons un ensemble de données massifs qui va nous donner une image détaillée du comportement des neurones dans une région du cortex visuel. »

Toutes les informations découvertes par l’équipe seront compilées dans des bases de données qui seront accessibles au public pour les groupes de recherche partout dans le monde.

Les collaborateurs et les chercheurs du CMU espèrent utiliser ces bases de données massives pour évaluer les modèles d’apprentissage et améliorer ainsi leur compréhension des principes de calcul du cerveau. Lee estime que le projet se traduira par des machines qui ont plus de qualités humaines. En outre, il établira les meilleurs algorithmes informatiques pour la reconnaissance de modèle et d’apprentissage.

« L’espoir est que ces connaissances mèneront à l’élaboration d’une nouvelle génération d’algorithmes de machine learning qui permettront aux machines IA d’apprendre sans surveillance et de quelques exemples, qui sont les maîtres mots de l’intelligence humaine, » a déclaré Lee.

Cependant, tout le monde n’est pas d’accord avec le projet. Yann LeCun, directeur de recherche de l’IA à Facebook et professeur à l’Université de New York, ne croit pas que nous devrions copier le cerveau pour construire des machines intelligentes. “Nous avons besoin de comprendre les principes sous-jacents de l’intelligence avant de savoir ce qu’il faut copier. « Mais il faut s’inspirer de la biologie », dit-il.

Source : Kurzweil, via Futurism


Extrait de : La singularité, la conscience et l’ingénierie inverse du cerveau
Interview de Ray Kurzweil et commentaires
par Jean-Paul Baquiast et Christophe Jacquemin -14/01/2010

Question 3 : Que diriez vous des perspectives offertes à l’Intelligence Artificielle par l’ingénierie inverse appliquée au cerveau (reverse engineering the brain) dont vous vous faites le promoteur ?

RK : Je travaille actuellement, après mes films, à deux livres, How the Mind Works et How to build one (a Mind). J’y traite principalement du cerveau mais j’y évoque l’esprit (mind) pour aborder la question de la conscience que nous venons de mentionner. Un cerveau devient un esprit quand il se conjugue avec un corps et, au delà de ce corps, avec les multiples entités sociales impliquant celui-ci.

Pour moi, l’ingénierie inverse du cerveau ne sera pas une simple opération mécanique, dont David Chalmers a dit à juste titre qu’elle ne mènerait pas à grand chose. Il s’agira au contraire ce faisant de comprendre les bases mêmes de l’intelligence. Pour cela, il faudra expérimenter à partir de simulations opérationnelles. On découvrira alors que certaines choses sont importantes et d’autres pas: la gestion des hiérarchies et des changements, la propriétés des patterns, les déterminants de haut niveau, etc. Or il se trouve que le néo-cortex dispose d’une structure très uniforme. La façon dont il traite ces questions basiques semble se retrouver partout. Si on réussit à les simuler à petite échelle, on pourra les reproduire et les amplifier à grande échelle. Ce sera là faire de l’ingénierie.

Le cerveau de l’homo sapiens est certes très lourd et complexe, mais il traite l’information sur un mode très lent, et les connexions interneuronales sont toutes semblables. Beaucoup sont d’ailleurs redondantes. On peut donc espérer, à partir d’un automate élémentaire bien conçu mais simple, les reproduire sans limitations de taille dans un cerveau artificiel, en introduisant d’ailleurs si nécessaires des niveaux hiérarchiques nouveaux. En fait tout sera affaire d’expérimentation, en se plaçant dans les problématiques qui sont celles du cerveau humain, ou dans d’autres que nous imaginerons.

On pourra dans cette perspective étudier aussi les dérèglements mentaux, psychose maniaco-dépressive ou schizophrénie, en simulant des comportements équivalents. Mais bien sûr il faudra rester très prudent, car on ne sait pas grand chose de la façon dont ces psychoses se produisent dans les vrais cerveaux.

On m’a objecté, notamment John Horgan, que pour simuler le cerveau humain, il faudrait des trillions de lignes de code, alors que les logiciels les plus sophistiqués ne dépassent pas quelques dizaines de millions de lignes. Mais il s’agit d’une absurdité. Il n’y a rien dans le cerveau qui soit à ce point compliqué. Le cerveau est le résultat de l’expression du génome. Or celui-ci ne dépasse pas environ 800 millions de bits d’information. De plus, il est plein de redondance. Les séquences les plus longues peuvent être répétées des centaines de milliers de fois. Si l’on utilise la compression d’information, le génome peut être représenté par 50 millions de bits, dont la moitié seulement intéressent la genèse du cerveau. Cela peut être simulé par 1 million de lignes de code seulement. D’autres modes de calcul donnent le même ordre de grandeur.

AI : On peut penser, même s’il ne le dit pas clairement, que Ray Kurzweil se place dans une perspective évolutionniste. Il est exact que les cerveaux humains, ou l’appareil nerveux d’organismes plus simples, ne se sont pas construits d’un coup. Ils ont été le résultat de l’agrégation de processus certainement très simples, associant des composants biologiques eux-mêmes très simples apparus aux origines de la vie, chez les bacilles voire les virus primitifs. Ce sont les aléas de la compétition darwinienne, entraînant la nécessité de résoudre des problèmes eux-mêmes simples mais de plus en plus nombreux, qui ont entraîné le rassemblement au niveau des génomes de gènes codant pour des organisations cérébrales qui nous paraissent aujourd’hui effroyablement complexes, mais qui ne le sont sans doute pas.

Aujourd’hui d’ailleurs, il semble que l’imagerie cérébrale appliquée à des cerveaux humains engagés dans des opérations cognitives jugées particulièrement complexes, comme la reconnaissance des visages, ne fasse pas apparaître de bases neurales très diversifiées et complexes. C’est l’assemblage de ces bases dans des aires cérébrales distinctes en relation par des neurones réentrants, sous commande d’une programmation génétique peu différenciée, qui explique la variété des fonctions permises par le cerveau. De la même façon en est-il de l’émergence de fonctions plus complexes telles que la conscience. Nulle part il n’a été possible d’identifier de neurones responsables de fonctions complexes et moins encore d’hypothétiques neurones de la conscience.

Il est donc plausible de penser que, une fois réalisé un module artificiel unique permettant de réaliser des fonctions cognitives (vraiment) élémentaires, une fois par ailleurs mis en place le moteur (très simple) permettant de fabriquer et d’assembler des millions de tels modules, le tout dans des organismes artificiels (robots ou même entités virtuelles) associant ces bases neurales artificielles et des corps artificiels dotés d’entrées-sorties elles-mêmes simples, tous les éléments seraient réunis pour générer par compétition darwinienne un certain nombre de fonctions complexes permettant de commander des fonctions intellectuelles capables de résoudre des problèmes du type de ceux qu’affrontent les corps et cerveaux humains.

Dans cette perspective, les sophistications de l’IA actuelle, comme le souligne Ray Kurzweil, ne pourront à elles seules permettre de créer un cerveau artificiel (modèles de Markov, algorithmes génétiques, réseaux neuronaux, algorithmes de recherche et d’apprentissage). Il ne s’agit que de techniques. Elles seront très utiles le moment venu pour doter les modèles de fonctionnalités utiles, mais rien ne remplacera un travail pas à pas analogue à celui accompli par l’évolution pendant des centaines de millions d’années. Comme les technologies émergentes résultant de la Singularité devraient permettre de faire ce travail en quelques dizaines d’années sinon moins, c’est cette voie là qui mériterait, pensons nous, d’être explorée. Remarquons que c’est cette voie là que de son côté, à quelques différences près, propose Alain Cardon.

Nous conclurons en constatant que les propositions faites par Ray Kurzweil en matière d’ingénierie inverse du cerveau n’ont plus actuellement grand chose à voir avec une des idées qu’il avait envisagée par ailleurs: télécharger un esprit humain sur une telle plateforme, ceci afin d’obtenir des doubles de soi.
Mais chaque chose en son temps….

Le futurologue Dr Ian Pearson prédit comment les humains vont évoluer d’ici à 2050

Futurologist Dr Ian Pearson claims that in the next 35 years, humans will be able to communicate with computers to evolve better senses, memory and even intelligence. Electronic gold skin and tiny implants between cells could enable a direct link with devices, while we could ‘wear’ muscle too

Si vous avez 40 ans, il y a de bonnes chances que vous atteindrez l’”immortalité électronique” au cours de votre vie. Toutes vos pensées et vos expériences seront téléchargées et stockées en ligne pour les générations futures, selon Dr Ian Pearson qui croit non seulement que la technologie permettra à l’homme de fusionner avec les ordinateurs, et que cela va créer une espèce entièrement nouvelle appelée Homo optimus. Il affirme que cela pourrait se produire dès 2050.

“Avec des génomes optimisés et des organes renforcés par des liens de technologie externe, les gens pourraient être plus beaux… plus intelligents, plus émotionnellement sophistiqués, plus aptes physiquement, plus socialement connectés, généralement en meilleure santé et plus heureux.”

Comme les humains embrassent les avancées technologiques et deviennent progressivement des androïdes, nous pourrions voir progressivement des Homo sapiens être remplacés par des Homo optimus.

“Cela pourrait donner lieu à certaines futures créations étranges et merveilleuses – de modifier des affichages vidéo sur nos visages pour contrôler nos propres rêves – notre imagination est la seule limite”.

Le Dr Pearson croit qu’avec une liaison complète entre le cerveau humain et un ordinateur, les gens pourraient déplacer leur esprit dans un corps androïde amélioré.

“Cela permettrait aux gens d’avoir des existences et des identités multiples, ou continuer à vivre longtemps après leur mort biologique”, écrit-il dans leFuture Human Report”.

Alors que cette technologie pourrait être disponible dès 2050, il peut devenir assez bon marché pour être généralisée d’ici 2070.

De plus, d’ici la fin du siècle, il y aura probablement plusieurs types d’êtres humains, y compris des hybrides homme-machine, des personnes vivant dans les corps androïdes, ainsi que des « créatures intelligentes ».

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Un implant cérébral se connectera avec 1 million de neurones

La Défense Advanced Research Projects Agency (DARPA) annonce un nouveau programme de R&D, Neural Engineering System Design (NESDconception de système d’ingénierie de neurones). Ce programme vise à développer une interface neuronale implantable en mesure de fournir une résolution de signal sans précédent et de bande passante de transfert de données entre le cerveau humain et le monde numérique. L’interface pourrait servir de traducteur, de conversion entre la langue électrochimique utilisée par les neurones dans le cerveau et les uns et les zéros que constituent le langage informatique. Un lien de communication serait réalisé dans un dispositif biocompatible ne dépassant pas un centimètre cube.

Le programme peut améliorer considérablement les capacités de recherche en neuro-technologie et fournir une base pour de nouvelles thérapies.

« Les meilleurs systèmes d’interface cerveau-ordinateur d’aujourd’hui sont comme deux superordinateurs essayant de se parler à l’aide d’un vieux modem de 300 bauds, » dit Phillip Alvelda, gestionnaire de programme NESD. « Imaginez ce qui va devenir possible lorsque nous améliorons nos outils pour vraiment ouvrir le canal entre le cerveau humain et l’électronique moderne. »

Les applications potentielles du programme sont des dispositifs qui pourraient compenser les déficits de la vue ou de l’audition, en introduisant l’information auditive ou visuelle numérique dans le cerveau à une résolution et à une qualité empirique bien plus élevé qu’avec la technologie actuelle.

Les interfaces neurales actuellement approuvées pour l’usage humain compressent une énorme quantité d’informations par le biais de seulement 100 canaux, chaque canal agrégeant des signaux provenant de quelques dizaines de milliers de neurones à la fois. Le résultat est bruyant et imprécis. En revanche, le programme NESD vise à développer des systèmes qui communiquent clairement et individuellement avec n’importe lequel et jusqu’à 1 million de neurones dans une région donnée du cerveau.

Pour atteindre ces objectifs ambitieux et s’assurer que le programme est pratique en dehors d’un contexte de recherche, cela nécessitera des percées pour intégrer de nombreuses disciplines y compris la neuroscience, la biologie synthétique, l’électronique de basse puissance, la photonique, le conditionnement des dispositifs médicaux et de la fabrication, les systèmes d’ingénierie, et les essais cliniques. En plus des défis matériels du programme, les chercheurs de NESD seront tenus d’élaborer (de développer) des techniques mathématiques et de neuro-calcul avancées, pour d’abord transcoder l’information sensorielle à haute définition entre les représentations de neurones corticaux et électroniques et puis compresser et représenter ces données avec un minimum de perte de fidélité et de fonctionnalité.

Le programme NESD vise à recruter un éventail diversifié d’éminents intervenants de l’industrie désireux d’offrir à l’état de l’art des services de prototypage et de fabrication et la propriété intellectuelle aux chercheurs de NESD sur une base pré-concurrentielle. Dans les phases ultérieures du programme, ces partenaires pourraient aider à la transition des technologies qui en résultent dans les espaces recherche et les applications commerciales. DARPA investira jusqu’à $ 60 millions dans le programme NESD sur quatre ans.

Source : Darpa

Pour en savoir plus :
Neural Engineering System Design (NESD)
DARPA-SN-16-17 Neural Engineering System Design (NESD)
Neural Engineering System Design
DARPA et l’Initiative du cerveau

Des implants cérébraux permettent aux rats de « voir » la lumière infrarouge

Des rats préalablement implantés avec des électrodes de détection infrarouge leur ont permis de sentir la sensation du “toucher” quand ils s’exposaient à la lumière infrarouge peuvent maintenant « voir » lorsque les électrodes sont insérées dans le cortex visuel.

Les rats « voient » l’infrarouge

Il y a deux ans, des neuroscientifiques implantèrent chirurgicalement une électrode de détection infrarouge dans le cortex somato-sensoriel (somesthésique) sur des rats, soit la partie de leur cerveau qui traite la sensation du toucher. L’autre extrémité de la sonde est à l’extérieur de la tête afin de recevoir la lumière infrarouge de l’environnement. Le capteur envoie des signaux électriques au cerveau du rat, et lui donne une sensation physique. Les 40 jours suivants, les rats ont appris à associer l’infrarouge à une tâche basée sur une récompense dans laquelle ils ont suivi la lumière jusqu’ à un bol d’eau.

Dans une nouvelle expérience, trois autres électrodes ont été insérées à intervalles égaux les unes des autres pour permettre aux rats une perception infrarouge de 360 degrés. Ils ont appris la même tâche eau-récompense en seulement 4 jours. Les chercheurs ont ensuite commencé à rediriger l’infrarouge, cette fois ils ont inséré l’électrode dans le cortex visuel du rat, ce qui leur permet de «voir» l’infrarouge. Étonnamment, ils ont appris la même tâche de l’eau-récompense dans la journée.

Les implications

Prouver que l’introduction d’un nouveau sens n’a pas d’incidence négative sur les existants est crucial, puisque cela détruirait toute application thérapeutique potentielle. Dans ce cas, le fait que le nouveau « sens » infrarouge s’intègre parfaitement avec la vision et le toucher est une illustration de la grande plasticité du système nerveux. L’apprentissage rapide des rats suggère aussi que le cerveau humain peut également être capable de manipulation d’un tel nouveau sens. Les résultats sont encourageants pour les chercheurs qui tentent de développer les dispositifs prosthétiques sensoriels qui pourraient un jour augmenter les sens humains.

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traduction Buendía Carlos*


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