Des scientifiques ont construit un ordinateur biologique à partir de neurones humains cultivés en laboratoire et lui ont appris à jouer à DOOM grâce à des stimulations électriques et à un système de rétroaction. L'objectif à long terme est de comprendre comment les neurones apprennent et s'adaptent, ce qui pourrait aider la recherche pharmaceutique ou donner naissance à de nouvelles idées en informatique. Mais d'autres scientifiques affirment que les « robots vivants » posent des problèmes éthiques uniques, portant sur leur potentiel de sensibilité, leur impact environnemental distinct, leur statut moral inhabituel, etc. Ils appellent à une réglementation.Ces dernières années, les scientifiques ont exploré une toute nouvelle voie entre la biologie et l'informatique : la construction de ce qu'ils considèrent comme « ordinateurs biologiques » à partir de cellules cérébrales humaines. Une expérience remarquable publiée récemment a une nouvelle fois mis ce domaine sous les feux de la rampe : des neurones humains cultivés en laboratoire ont appris à jouer au jeu de tir à la première personne DOOM.
L'expérience est le fruit de la société australienne Cortical Labs. Dès 2021, l'équipe a présenté un système expérimental appelé DishBrain : les chercheurs ont cultivé environ 800 000 neurones humains sur un réseau de microélectrodes capables d'envoyer et de recevoir des signaux électriques. Les neurones peuvent recevoir des informations sensorielles provenant du jeu et émettre des « instructions d'action » sous forme de signaux électriques.
Dans l'expérience de 2021, les neurones ont été entraînés à jouer au jeu classique Pong. Le système convertissait la position de la balle à l'écran en différents signaux de stimulation électrique. L'équipe a rapporté que le réseau de neurones a progressivement formé des schémas d'activité après avoir reçu des retours d'information en continu, et ces schémas étaient interprétés comme des « instructions pour contrôler le mouvement de la raquette ».
Après un entraînement de longue durée, ces neurones ont été capables de renvoyer la balle dans une certaine mesure. Cette prouesse était déjà assez étonnante, mais elle relevait encore d'un système d'entrée-sortie relativement simple. Pong est un jeu en deux dimensions dont les règles sont en effet très simples. Pour les réseaux neuronaux, il s'agit d'un environnement dans lequel il est relativement facile d'établir une relation de cartographie.
De Pong à DOOM : une progression vers plus de complexité
Après l'expérience de 2021, l'équipe de recherche de Cortical Labs s'est rapidement rendu compte que si les ordinateurs biologiques avaient vraiment un potentiel, ils devaient être capables de gérer des situations beaucoup plus complexes. Elle a donc revu son objectif à la hausse en choisissant un jeu classique souvent utilisé dans le milieu technologique pour tester les performances des appareils : il s'agit notamment du jeu de tir classique DOOM.
DOOM est un jeu complètement différent de Pong. Il s'agit d'un environnement tridimensionnel (plus précisément en 2,5D) qui comprend des espaces complexes, des ennemis, des armes, des mouvements, des attaques et d'autres comportements. Les joueurs doivent prendre des décisions en temps réel dans des scénarios visuels en constante évolution. Cet environnement est plus proche du cycle perception-action observé dans le monde réel.
Pour atteindre cet objectif, Cortical Labs a développé une plateforme de calcul neuronal de nouvelle génération, CL1. Par rapport aux premiers systèmes, le changement le plus important dans la plateforme de calcul neuronal CL1 réside dans son interface logicielle : les chercheurs ont ajouté au système une interface pouvant être programmée en Python, ce qui permet aux développeurs de contrôler beaucoup plus facilement le réseau de neurones.
Ce changement a abaissé le seuil expérimental. Un développeur indépendant nommé Sean Cole, qui n'avait aucune expérience en informatique biologique auparavant, n'a mis qu'une semaine environ pour réussir à faire fonctionner le système neuronal avec la version open source de « DOOM », Freedoom.
La plateforme de calcul neuronal CL1 et le défi du jeu en 3D
Selon les chercheurs de Cortical Labs, le principal défi réside dans le fait que ces neurones n'ont pas d'yeux et ne peuvent pas vraiment « voir » l'écran. Les chercheurs doivent convertir les informations visuelles en signaux électriques. Par exemple, lorsqu'un ennemi apparaît sur le côté gauche de l'écran de jeu, les électrodes situées sur le côté gauche du réseau stimulent les neurones correspondants, simulant ainsi une « entrée sensorielle ».
Les neurones réagissent à la stimulation et génèrent différents schémas de décharge. Le système interprète ensuite ces schémas de décharge comme des instructions d'action, telles que se déplacer, tourner ou tirer. Selon le rapport, le nombre de neurones utilisés dans l'expérience était d'environ 200 000.
C'est en effet bien moins que les quelque 86 milliards de neurones du cerveau humain. Mais même ainsi, ces neurones étaient encore capables de montrer certains comportements adaptatifs. Ils pouvaient rechercher des ennemis, tirer et tourner. Bien qu'ils « mouraient » souvent, les chercheurs ont observé que les schémas d'activité des neurones changeaient progressivement avec le retour d'information, montrant des signes d'apprentissage.
Les limites et les questions en suspens
Néanmoins, les chercheurs ont également souligné qu'il existe encore un écart considérable entre le système actuel et un cerveau réel. Premièrement, ces neurones n'ont pas de conscience et ne savent pas qu'ils « jouent à un jeu ». Ils ne font que répondre à des stimuli électriques. Deuxièmement, les scientifiques ne comprennent pas encore pleinement comment le réseau neuronal élabore des stratégies comportementales dans cet environnement.
Steve Furber, ingénieur informaticien à l'Université de Manchester, en Angleterre, souligne également que les chercheurs ignorent encore « comment ces neurones comprennent la tâche » et comment ils extraient des informations des stimuli électriques pour former des schémas comportementaux.
Des perspectives « prometteuses »
Du point de vue du développement technologique, cette capacité en soi revêt déjà une importance potentielle. Andrew Adamatzky, informaticien à l'Université de l'Ouest de l'Angleterre, estime que l'expérience DOOM montre que les systèmes nerveux biologiques sont capables de gérer des environnements complexes, incertains et en constante évolution, ce qui correspond aux défis auxquels devront faire face les futurs ordinateurs biologiques.
D'autres experts considèrent cela comme un prélude à la technologie de contrôle des robots. Selon Yoshikatsu Hayashi, neuroscientifique à l'université de Reading, le fait d'amener des neurones à contrôler des personnages de jeux dans un environnement virtuel s'apparente en réalité à la tâche qui consistera à contrôler un bras robotisé à l'avenir. Par exemple, un ordinateur biologique pourrait apprendre à saisir des objets grâce à des signaux tactiles.
Outre le contrôle des robots, cette technologie pourrait également présenter un autre avantage : l'efficacité énergétique. Les modèles d'IA modernes sont énergivores, tandis que les neurones eux-mêmes constituent un système de traitement de l'information très efficace. En théorie, certains estiment que les ordinateurs biologiques pourraient être plus efficaces sur le plan énergétique que les puces en silicium traditionnelles pour certaines tâches.
Ordinateurs biologiques : controverses et questions éthiques
Au-delà du potentiel des ordinateurs biologiques, le développement de ce domaine a également suscité certaines discussions éthiques. À mesure que l'ampleur des expériences s'étend, les gens pourraient commencer à s'inquiéter du statut des neurones cultivés en laboratoire. Par exemple, si des tissus neuronaux plus complexes sont cultivés à l'avenir, auront-ils une forme de conscience ? De nouvelles normes éthiques doivent-elles être établies ?
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