La science informatique va-t-elle construire sa propre épistémologie ?

Il est des pièces d’archives qui peuvent retrouver une certaine actualité, surtout lorsque les questions qu’elles formulaient et discutaient n’ont pas fait l’objet de beaucoup de développement depuis une vingtaine d’années : c’est peut-être le cas de l’étude que l’on reprend ici sous son titre initial : “La science informatique va-t-elle construire sa propre épistémologie”, étude publiée en juillet 1990 par la belle revue “Culture Technique n° 21” (CRCT) consacré alors à “l’Emprise de l’Informatique”.

Cette pièce d’archive invite à un “enrichissement du regard” qui me semble toujours pertinent, et surtout fort légitime. Les enjeux de civilisation sont désormais si manifestes que l’on ne peut plus rester inattentifs aux enjeux planétaires, épistémologiques et éthiques, des “emprises de l’informatique” (et a fortiori d’une science informatique qu’il faudrait, je crois appeler science de la computation) sur nos pratiques et a fortiori sur nos enseignements et nos programmes de recherches.

Je souhaite enfin exprimer mes remerciements à la Revue “Culture Technique”’ et à son courageux Directeur, Jocelyn de Noblet, qui surent à l’époque tenter de réactiver une attention vivifiante sur des enjeux de civilisation dont nous percevons peut-être mieux l’importance vingt ans après.

Jean-Louis LE MOIGNE

Télécharger le PDF

Un nouveau dispositif implantable pourrait redonner le mouvement aux personnes paralysées

Les chercheurs de l’Université de Washington mettent au point une technologie qui pourrait être en mesure de redonner aux patients paralysés le mouvement grâce à un dispositif implantable. Ils viennent de recevoir 16 millions de dollars en financement.

Researchers at the UW center examine flexible neural recording fibers that can be used in implantable devices for restoring motor function in stroke and spinal-cord patients. (Justin Knight Photography/MIT/Center for Sensorimotor Neural Engineering)

Une percée remarquable, des chercheurs de l’Université de Washington ont fait des incursions vers la création d’un dispositif qui permettrait à ceux qui ont été paralysés à la suite de blessures ou d’un accident vasculaire cérébral de retrouver la capacité de se déplacer.

En résumé, la technologie prend la forme d’un dispositif implantable qui est placé dans le cerveau et peut interpréter les signaux du cerveau. Cependant, malgré la promesse incroyable de cette technologie, il est important de rappeler que les progrès dans l’industrie médicale (comme toutes les sciences) prennent du temps. Cela est particulièrement vrai lorsqu’il s’agit de la médecine, car de nombreux tests de sécurité sont nécessaires.

Cela dit, l’appareil pourrait être prêt pour des essais cliniques dans les dix prochaines années.

Selon le directeur du Centre de Sensorimotor Neural Engineering de l’Université de Washington, Rajesh Rao, l’appareil « pourrait être un changeur de jeu » non seulement il fournirait à des individus le mouvement restauré, il pourrait modifier radicalement (en effet, révolutionner) la façon dont l’industrie médicale comprend et les approches de traitement, les accidents vasculaires cérébraux et les lésions de la moelle épinière.

Le dispositif implantable est destiné à envoyer des signaux à travers les différentes régions du cerveau et du système nerveux qui sont maintenant incapables de communiquer entre eux chez les personnes paralysées.

“C’est une approche de réadaptation très ciblée, par opposition à des médicaments ou la thérapie physique,” dit-il. Cela exige l’élaboration d’algorithmes puissants qui peuvent déchiffrer avec fiabilité les signaux du cerveau ainsi que de livrer les informations et en termes de matériel, créer des dispositifs qui peuvent être intégrés dans le tissu nerveux sans être rejetés.

Les chercheurs ont obtenu 16 millions $ en financement pour être répartis sur quatre ans pour poursuivre l’étude, qui se compose de membres de l’Institut de technologie du Massachusetts, de San Diego State University et par des chercheurs de l’Université de Washington.

La subvention est fixée à payer non seulement pour le développement de la technologie par le biais de la recherche, mais également explorer les implications éthiques de la technologie et trouver des moyens pour les dispositifs de puissance sans fil afin qu’il ne nécessite pas de remplacement de la batterie (qui exigerait une chirurgie invasive).

Au cours des cinq prochaines années, ils espèrent qu’ils peuvent avoir des éléments de preuve que le dispositif est sûr et faisable pour être utilisé chez les animaux et peut-être même les patients humains.

source : The Seattle Times

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.

lire l’article sur Science

traduction Buendía Carlos*


* Nous recherchons des traducteurs bénévoles, pour plus d’infos


Le nouveau programme de la DARPA envisage de stimuler vos nerfs pour l’auto-guérison

DARPA veut moduler vos nerfs. Le nouveau programme de l’agence de recherche Electrical Prescriptions (ElectRx) a été conçu pour découvrir la science et la technologie qui stimulera le système nerveux périphérique pour détecter et combattre les maladies. Les nerfs dans ce système complexe sont essentiels à toutes les communications de signaux sensorielles et motrices dans le corps. Ils maintiennent et contrôlent constamment votre état de santé. Quand ces nerfs ont une perturbation, comme une infection ou une blessure, ils déclenchent une réponse automatique dans le cerveau ou la moelle épinière, qui ajuste le fonctionnement d’un organe affecté pour activer la guérison. Mais parfois, quand une maladie compromet ce flux naturel de signaux, les nerfs produisent un signal de douleur ou entrainent des maladies auto-immunes, même le diabète. ElectRx vise à remédier à ce problème du système humain.

« Grâce à une combinaison de compréhension croissante sur la façon dont le système nerveux règle de nombreux aspects de notre santé et fait progresser l’avancement de la technologie pour mesurer et stimuler des signaux nerveux, je crois que nous sommes sur le point d’apporter des changements fondamentaux sur la façon dont nous diagnostiquons et traitons la maladie », a déclaré le directeur du programme Doug Weber. À cette fin, sept équipes de chercheurs ont été choisies pour faire des recherches et démontrer une façon de moduler artificiellement les nerfs afin qu’un flux de signal sain puisse être maintenu pour l’auto-guérison.

Le but de l’agence est de pouvoir prescrire « des stimulus thérapeutiques » une fois que « l’activité malsaine » est diagnostiquée. Les équipes travailleront tant sur la recherche expérimentale que sur les technologies établies. Tout cela afin de découvrir et démontrer les connaissances scientifiques nécessaires pour atteindre cet objectif. À la fin du programme de quatre ans, la DARPA espère mettre en œuvre le système dans des essais cliniques, comme une alternative aux traitements traditionnels de la douleur chronique, la maladie inflammatoire, PTSD (état de stress post-traumatique) et plus.

« DARPA a identifié les lacunes de connaissance et ils les ont divisées dans des domaines différents », déclare Elisa Konofagou, professeur d’ingénierie biomédicale à l’Université de Columbia.
Elle sera à la tête d’une équipe de recherche d’ultrasons non-invasive pour la neuromodulation.

« Ils veulent atteindre tous les buts — la pertinence physiologique, la pertinence clinique et les défis techniques. [Dans le programme], nous avons des dispositifs optiques, magnétiques, acoustiques et électriques. Donc ils s’en approchent de tous les côtés et essayent de voir lesquels seront appropriés pour les différents organes ».

L’équipe de Konofagou travaille sur le côté expérimental du spectre. Au lieu de regarder la stimulation électrique, qu’elle croit être la plus intuitive, mais aussi la plus invasive parce qu’elle nécessite que des électrodes soient implantées profondément dans le corps, son équipe travaille sur une alternative. « Nous voulons utiliser un substitut, qui sera à ultrasons », dit-elle. « Il a le potentiel d’être appliqué de manière non invasive et peut être utilisé pour être concentré à des profondeurs différentes ». À la fin de la première étape, qui durera les deux premières années du programme, l’équipe devra valider le principe chez la souris avant de passer à des tests de comportement et aux étapes d’efficacité de la stimulation.

ElectRx traite sur la découverte de la science nécessaire pour maintenir une bonne santé et comprendre aussi les mécanismes qui la rendent possible. Dans ce cas, l’équipe de Konofagou étudiera les vagues mécaniques d’ultrasons pour voir pourquoi elles pourraient provoquer la stimulation désirée. « Le mécanisme est le plus stimulant parce que comme des ingénieurs nous aimons faire fonctionner quoi que ce soit et nous ne nous soucions pas toujours pourquoi cela fonctionne », dit-elle. « Ce truc prend beaucoup plus de temps à comprendre. Mais la DARPA a aussi voulu comprendre cela ».

traduction Buendía Carlos

source

Les réseaux de neurones matériels

Les ordinateurs sont vraiment loin d’être les seuls systèmes capables de traiter de l’information. Les automates mécaniques furent les premiers à en être capables : les ancêtres des calculettes étaient bel et bien des automates basés sur des pièces mécaniques, et n’étaient pas programmables. Par la suite, ces automates furent remplacés par les circuits électroniques analogiques et numériques non-programmables. La suite logique fût l’introduction de la programmation : l’informatique était née.

De nos jours, de nouveaux types de circuits de traitement de l’information ont vu le jour. On peut citer des circuits électroniques programmables, dans lesquels on ne trouve aucune notion d’instruction : les CPLD et FPGA. On trouve aussi des systèmes non-programmables à base d’ADN, mais leur manque de programmation ainsi que leur spécialisation à des problèmes bien précis ne sont pas très encourageants pour du calcul généraliste. Mais d’autres circuits commencent à voir le jour : les architectures neuromorphiques, qui se basent sur des réseaux de neurones matériels.

Dans ce qui va suivre, nous allons voir :

  • ce qu’est un réseau de neurones ;
  • à quoi servent ces architectures, leurs avantages et leurs inconvénients ;
  • ce qu’elles simulent : on va devoir faire des rappels sur les neurones et les synapses ;
  • comment neurones et synapses sont implantées en matériel (on fera très vite) ;
  • et comment sont organisées ces architectures : on va voir leur structure ;
  • quels sont les projets en cours et l’état de la recherche sur le sujet.

Téléchargez le PDF

Robot sapiens – Les hommes du futur

La toute prochaine évolution de l’homme semble liée à celle des nanotechnologies. Les scientifiques travaillent à créer une interface directe entre le cerveau humain et l’ordinateur. Le but : reproduire et multiplier les capacités humaines à l’aide des machines. Ainsi les micro-puces permettraient de penser plus vite et mieux, d’avoir plus de mémoire, d’écrire sur son ordinateur juste en pensant, ou pour un accidenté de communiquer avec son entourage. Les possibilités sont donc immenses.

Aujourd’hui, à l’aide d’électrodes et d’autres appareillages, les scientifiques se concentrent sur le langage neuronal, c’est-à-dire celui du système nerveux. La micro-chirurgie, quant à elle, a fait des progrès spectaculaires : en implantant des électrodes dans le cerveau, des personnes paralysées seront bientôt capables de contrôler un membre artificiel ou un curseur d’ordinateur…

Nanotechnologies : la révolution invisible

Dans le secteur médical, après seulement une quinzaine d’années de recherches, les premiers produits “nano” font leur apparition. Certains sont déjà commercialisés, d’autres en phase d’essais cliniques. Il s’agit de nouveaux systèmes de diagnostic dont la précision et la simplicité permettent le développement d’une médecine plus préventive et personnalisée. Mais aussi d’une amélioration spectaculaire de l’efficacité de nombreux traitements contre le cancer ou les maladies cardiovasculaires par la possibilité de cibler exclusivement les cellules malades.

Ces avancées, porteuses d’espoirs considérables, vont aussi, sans doute, nous confronter à des situations et des questions inédites. Selon certains, les pouvoirs des nanotechnologies pourraient aller jusqu’à permettre l’émergence d’un homme nouveau aux “performances améliorées”, un cyborg bardé d’implants électroniques directement connectés à son système nerveux.

Cet épisode examine les avancées des nanotechnologies sur le plan écologique. Dans ce domaine, les propriétés qui s’expriment à l’échelle du millionième de mètre n’en finissent pas d’émerveiller les scientifiques. Initiées il y a une trentaine d’années, des recherches ont fait l’objet de gigantesques investissements dans les pays industrialisés.

Aujourd’hui, les premières applications commencent à sortir des laboratoires : cristaux nanométriques permettant aux capteurs solaires d’occuper une place centrale dans notre production d’énergie, réduction des émissions polluantes qui empoisonnent l’air de nos villes par l’ajout de molécules à nos carburants, nanoparticules capables d’éliminer les polluants qui contaminent nos réserves d’eau potable…

Mais ces particules dont on connaît encore mal le “comportement” ne présentent-elles aucun danger ? Comment s’assurer qu’elles ne s’ajouteront au lourd héritage écologique laissé aux générations futures ? Les erreurs du passé ont marqué les scientifiques autant que les citoyens. Jamais le développement d’une technologie ne s’est accompagné d’autant de questionnements et d’inquiétudes…

Les nanotechnologies ont ouvert un nouveau chapitre dans l’histoire des technologies : celui d’une miniaturisation qui confine à l’invisible. Nous n’en sommes pas nécessairement conscients, mais certains matériaux aux propriétés inimaginables il y a encore quelques années ou des objets familiers dotés de fonctions inédites ont déjà fait leur entrée dans nos vies.

Une nouvelle vague de produits est sur le point de sortir des laboratoires de recherche. Elle nous promet des ordinateurs toujours plus petits et plus puissants ainsi que la prolifération de minuscules dispositifs électroniques communiquant en réseau. Pour certains, ces évolutions technologiques devraient simplifier notre quotidien et rendre le monde plus sûr, plus efficace et plus confortable.

Mais la vitesse à laquelle ces dispositifs s’insèrent dans nos sociétés et les modèlent suscite des inquiétudes. En changeant la dimension de notre intervention sur la matière, les nanotechnologies pourraient faire évoluer en profondeur notre rapport au monde. De quelle manière ? Dans quelle direction ? Confort et liberté, sécurité et vie privée sont plus que jamais au cœur des questionnements qui accompagnent l’essor des nanotechnologies dans les domaines de l’électronique et de la production de nouveaux matériaux.