Voici les cyborgs : associer l'IA aux cellules du cerveau humain

 De : https://off-guardian.org/2024/01/28/here-come-the-cyborgs-mating-ai-with-human-brain-cells/

VN Alexander

Si vous lisez et croyez les gros titres, il semble que les scientifiques soient  sur le point  de pouvoir fusionner le cerveau humain avec l’IA. À la mi-décembre 2023, un  article de Nature Electronics  a déclenché une vague d’enthousiasme quant aux progrès sur le front transhumain :

« Le « bio-ordinateur » combine des tissus cérébraux cultivés en laboratoire et du matériel électronique »

"Un système qui intègre des cellules cérébrales dans une machine hybride peut reconnaître les voix"

« Brainoware : une fusion pionnière de l'IA et des organoïdes cérébraux »

Les scientifiques tentent d’injecter du tissu cérébral humain dans des réseaux artificiels parce que l’IA ne fonctionne pas aussi bien qu’on nous a amenés à le penser. L'IA utilise une énorme quantité d'énergie pour effectuer ce type de traitement parallèle, tandis que le cerveau humain utilise environ l'équivalent d'une ampoule pour accomplir des exploits similaires. Ainsi, les concepteurs d’IA cherchent à cannibaliser certaines parties des humains pour que les réseaux artificiels fonctionnent aussi efficacement que le cerveau humain. Mais laissons de côté pour le moment les lacunes de l’IA et examinons cette nouvelle innovation cyborg.

La percée en bioinformatique rapportée par Hongwei Cai  et al.  dans  Nature Electronics  implique la création d'un  organoïde cérébral . Il s’agit d’une boule de cellules souches cultivées artificiellement qui ont été amenées à se développer en neurones.

Les cellules  ne proviennent pas  du cerveau d'une personne, ce qui nous soulage de certaines préoccupations éthiques. Mais comme cet amas de neurones ne possède pas de vaisseaux sanguins, comme le tissu cérébral normal, l’organoïde ne peut pas survivre longtemps. En fin de compte, la perspective de former des organoïdes sur des ensembles de données ne semble pas réalisable, économiquement parlant, à l’heure actuelle.

Mais cela ne va pas arrêter ces recherches. La volonté d’intégrer harmonieusement la biologie et la technologie est forte. Mais est-ce que c'est possible? Et pourquoi tant de chercheurs et d’organismes de financement pensent-ils que c’est possible ?

Espoirs transhumains

Derrière les espoirs d'un transhumaniste se cache une philosophie du  matérialisme  qui suit une logique similaire à celle-ci : les systèmes vivants sont composés de matière et d'énergie : les interactions de toute matière et énergie peuvent être représentées dans  un code,  et le matériau utilisé pour créer du biomatériel doit être sans importance et peut être synthétique.

Avec de telles hypothèses fondatrices, les transhumanistes sont convaincus qu’ils peuvent apprendre à mettre à niveau le « matériel » biologique avec des matériaux non biologiques, à reprogrammer le « logiciel » biologique après avoir déchiffré son « code », et à le mélanger avec l’électronique pour augmenter les capacités humaines.

Lorsque les chercheurs intègrent du tissu cérébral dans une configuration de réseau artificiel, ils le traitent comme s'il s'agissait du matériel avec lequel ils sont habitués à travailler. Ils voient chaque neurone comme étant allumé ou éteint, allumé ou non, comme un interrupteur électronique, et ils voient les dendrites se connecter aux autres neurones comme des fils.

Ils considèrent que les connexions plus fortes entre les neurones sont « pondérées », au sens statistique, par le biais d’interactions différentielles répétées.

Ce n’est pas un hasard si de telles personnes exerçaient leur influence dans l’éducation, elles traiteraient les étudiants comme des réseaux neuronaux pouvant être programmés par mémorisation par cœur, et supposeraient qu’elles pourraient mieux déclencher la réponse ciblée en leur appliquant simplement des récompenses et des punitions. Cette technique produit des automates, pas des penseurs critiques. Mais c'est un autre essai.

Les organoïdes pourraient avoir un type d'intelligence différent

Si les chercheurs considèrent les systèmes vivants comme des ordinateurs numérisés, ils auront des problèmes avec leurs organoïdes. Et si les neurones traitaient les informations de manière très différente de la manière dont les réseaux neuronaux artificiels le font ? Et si les neurones communiquaient entre eux en propageant des ondes bioélectriques à travers un milieu ? et si, lorsqu'ils tirent, c'est comme si des gouttes de pluie créaient des anneaux concentriques dans une flaque d'eau, les anneaux concentriques qui s'entrechoquent créant des motifs d'interférence ? Et si c'était compliqué ?

Les chercheurs dans mon domaine, la biosémiotique, se posent désormais ces questions. Et dans leur vision de l’activité cérébrale, les neurones ne sont pas simplement connectés comme par des fils, mais sont coordonnés les uns avec les autres en raison de leur milieu commun. Lorsqu'un cerveau humain a une pensée, des ondes bioélectriques tridimensionnelles parcourent les tissus, créant des connexions virtuelles : les groupes affectés par l'onde se coordonnent momentanément. Je ne pense pas qu'il existe un processus analogue en cours dans un réseau neuronal artificiel, où la fluidité n'est qu'une métaphore et la structure de la configuration est beaucoup plus fragile et fixe.

Un système incroyablement complexe comme un organoïde ne peut pas être mieux compris en le considérant en termes de système moins complexe comme un circuit imprimé. Chaque neurone bénéficie de milliards d’années d’évolution ; les conditions environnementales peuvent inciter l’ADN à produire une variété de protéines pour toutes sortes d’utilisations. Chaque cellule possède de petits organites complexes (qui descendent de créatures protistes en liberté !) pour gérer toutes sortes de signaux différents provenant de l'extérieur. Chaque cellule possède des récepteurs et de petits pores ionisés qui filtrent les signaux.

Mais je ne suis pas un snob du bio. Les ordinateurs sont des outils incroyables entre les mains des gens. Mais les ordinateurs numériques peuvent-ils/devraient-ils être des outils  dans la tête  des gens ou le tissu cérébral peut-il/devrait-  il être incorporé  dans les ordinateurs numériques ?

Brainoware : comment ça marche

La configuration de l'invention décrite dans l'  article de Nature Electronics  est remarquablement simple. L'organoïde est placé sur un réseau multiélectrodes 2D haute densité (MEA), qui émet des impulsions électriques auxquelles les neurones organoïdes répondent en produisant leurs propres modèles électriques. Cet appareil a été surnommé « Brainoware » et il peut reconnaître les voix.

Extrait de « Brain Organoid Reservoir Computing for Artificial Intelligence », par Hongwei Cai et al.

Tout d’abord, les enregistrements vocaux sont réalisés et numérisés dans un motif 2D pouvant être modélisé sur le MEA 2D. Ce modèle vocal numérisé est l'entrée utilisée pour stimuler l'organoïde cérébral, qui, à son tour, produit un modèle qui reflète à la fois le modèle vocal et la structure interne de la propre dynamique de l'organoïde. Les neurones  stimulent  et  sont stimulés par  d'autres neurones de manière non linéaire, c'est-à-dire que certaines caractéristiques peuvent être atténuées, d'autres amplifiées.

L'illustration ci-dessus de la configuration provient de l'article lui-même et non d'une version de l'article destinée aux lecteurs préscolaires.

L’expérience a été déclarée réussie lorsque, après l’entraînement, l’organoïde a amélioré sa capacité à distinguer les voyelles d’un locuteur masculin de sept autres locuteurs masculins et féminins. Avant la formation, la configuration pouvait distinguer le locuteur environ 51 % du temps, et après la formation, elle était précise à environ 78 %.

Mais attendez!

Avant d'être trop enthousiasmé par ce succès de fusion définitive de l'homme et de la machine, en utilisant des cellules cérébrales asservies pour construire un ordinateur capable d'écouter nos conversations, je note qu'il y a plus de vingt ans, une expérience très similaire a été réalisée avec un seau d'eau perturbé jouant un rôle similaire à celui de l’organoïde cérébral.

Dans cette expérience, l'eau a été utilisée pour distinguer les enregistrements vocaux des mots « One » et « Zero », avec un taux d'erreur de seulement 1,5 %. Vous trouverez ci-dessous une image des modèles tridimensionnels des mots prononcés par ces chercheurs .

Les modèles de « Zéro » sont à gauche et les modèles de « Un » sont à droite. De Fernando et Sojakka.

À mon avis, les chercheurs de Brainoware n’utilisent pas tout le potentiel d’un neurone, si un seau d’eau peut « traiter » l’information mieux qu’un organoïde cérébral. C'est un peu comme utiliser les œuvres complètes de Shakespeare comme un arrêt de porte.

Dans « Pattern Recognition in a Bucket », Chrisantha Fernando et Sampso Sojakka notent que des expériences similaires ont été réalisées au Unconventional Computing Laboratory, dirigé par le diaboliquement charmant Andy Adamatzky à l'Université de l'Ouest de l'Angleterre, à Bristol, au Royaume-Uni. Depuis de nombreuses années maintenant, Adamatsky utilise des produits chimiques (formant des ondes de réaction-diffusion) et des moisissures visqueuses pour effectuer des calculs et agir comme réservoirs de mémoire.

Voici à quoi ressemblent les modèles Zero et One lorsqu’ils sont émis par le Seau d’Eau. De Fernando et Sojakka.

Qu'est-ce qu'un réservoir informatique ?

J'ai dû chercher ça. Lire des articles sur l’informatique rappelle – pour moi, philosophe des sciences qui a débuté dans la théorie littéraire – la lecture de Jacques Lacan et Derrida ; il existe de nombreuses terminologies inutilement opaques qui dissimulent des déclarations plutôt banales.

Je suppose qu'un réservoir peut être n'importe quel type de système physique constitué d'unités individuelles pouvant interagir les unes avec les autres de manière non linéaire, et ces unités doivent pouvoir être modifiées par l'interaction. Apparemment, même un seau d’eau peut servir de réservoir. Miguel Soriano l'explique ainsi dans  « Point de vue : le calcul du réservoir accélère »

Les réservoirs sont capables de stocker des informations en connectant les unités dans des boucles récurrentes, où l'entrée précédente affecte la réponse suivante. Le changement de réaction dû au passé permet aux ordinateurs d'être entraînés à accomplir des tâches spécifiques.

J'espère que cela pourra aider.

Les réservoirs sont également appelés « boîtes noires » parce que les chercheurs ne connaissent pas (ou n'ont pas besoin de connaître) la dynamique complexe qui se déroule lors de la transformation de l'entrée en sortie. Je pense que, parce que chaque mot prononcé n'est jamais tout à fait le même deux fois, un système non linéaire doit traiter ce son afin qu'il capture l'essence de ce qu'il est et puisse identifier le même mot encore et encore dans des contextes très différents.

Refonte informatique ?

La science-fiction est souvent en avance sur la recherche réelle. Dans le film  Ex Machina , le  robot femme fatale  possède un cerveau artificiel constitué de gel, et non de puces de silicium ni d'interrupteurs électroniques. Elle aurait pu sortir du laboratoire informatique non conventionnel d'Adamatsky.

L'un de mes collègues, J. Augustus Bacigalupi, a proposé une refonte informatique appelée  Synthetic Cognition  en 2012, basée sur la compréhension que le traitement de l'information biologique ressemble un peu plus à ceci :

que ça :

Bacigalupi a imaginé un terrain émergeant entre les neurones et a imaginé que les intersections de signaux diffusants, les interférences, pourraient elles-mêmes être exploitées comme un signal utile. Il suggère qu’une approche aussi différente rendrait les ordinateurs beaucoup plus efficaces dans la mesure où ils intégreraient naturellement plusieurs signaux gratuitement.

Depuis cette première conférence à peine regardée sur la cognition synthétique (alors que Nicholas Negroponte du MIT Media Lab, qui pense que nous pourrons bientôt ingérer Shakespeare numérisé sous forme de pilule, obtiendra beaucoup plus de vues), Bacigalupi s'est spécialisé en biosémiotique, écrivant des articles avec moi et notre collègue commun, Don Favareau, comme leur  dernier  dans le  Journal of Physiology .

Il y a une douzaine d'années, Bacigalupi voyait les cyborgs dans notre avenir si nous utilisions sa nouvelle technologie proposée, capable d'exploiter les particularités des organoïdes cérébraux et des moisissures visqueuses.

Mais l’intégration de l’homme et de la machine se heurte à des défis banals, comme la pourriture des matières organiques et l’inflammation des cellules en contact avec les différents produits chimiques des appareils électroniques.

Il y a une raison pour laquelle la plupart des primates neuro-liés d’Elon Musk n’ont pas survécu. Un problème similaire ici concerne les effets secondaires involontaires (nous l’espérons !) des interventions pharmacologiques synthétiques, qui sont le fléau de cette industrie. Vous voyez, les cellules biologiques ont tendance à interpréter  des  signes, pas à décrypter strictement un code. Une telle flexibilité permet la créativité adaptative, ainsi que des conséquences terribles et imprévisibles, par exemple diverses maladies auto-immunes.

Même les technologies transhumaines relativement simples, comme les stimulateurs cardiaques et les arthroplasties de la hanche, peuvent, chez certaines personnes, provoquer des réactions allergiques aux métaux.

Un corps rejetant son stimulateur cardiaque comme étranger et toxique

Et je ne vois pas l’intérêt de cannibaliser la biologie pour que les informaticiens puissent faire en sorte que les robots réussissent mieux le test de Turing. Je vois, par exemple, l'équipe Artemis de la NASA utiliser une technologie repensée pour créer de meilleurs robots, dont la proprioception utilise un milieu fluide capable de générer des modèles d'interférence qui l'aident à s'orienter lorsqu'elle explore la surface lunaire. Imiter la manière dont les organismes biologiques traitent l’information pour créer des outils meilleurs, plus fiables et plus efficaces semble relever du bon sens.

Mais je ne vois pas l’intérêt de donner l’impression que les outils sont humains ou de mélanger des parties humaines et électroniques.

Esclaves informatiques

Comme Ian McEwan le précise dans son roman de 2019,  Machines Like Me , le but de fabriquer un robot humanoïde est de l'utiliser comme jouet sexuel et comme lave-vaisselle. La volonté de déshumaniser les gens en cyborgs ou d’humaniser les robots vient probablement du fait qu’il n’est plus considéré comme acceptable d’asservir des humains ordinaires (ou leurs conjoints).

Je soupçonne que ceux qui veulent un ordinateur humanoïde veulent un compagnon parfait, qui sait tout sur le maître, peut anticiper chacune de ses pensées et de ses mouvements et réagir en conséquence. Une telle perfection chez un partenaire ne lui permet pas d'exprimer ses propres opinions ou de définir ses propres buts et objectifs.

Il vaut la peine d’aller au-delà du battage médiatique des gros titres pour approfondir ces questions. Ce faisant, nous pouvons en apprendre beaucoup sur nous-mêmes. J'anime un webinaire mensuel intitulé  We Are not Machines  via IPAK-EDU où mes étudiants et moi explorons ce genre de questions.

Malgré quelques efforts concertés pour nous terroriser, je ne crois pas que nous soyons sur le point d'être remplacés sur le marché du travail (seuls les boulots de merde disparaîtront) et je ne crois pas que les ordinateurs seront capables d'un moment à l'autre de prendre le relais et de nous transformer en ouvriers ou en piles.

Vous êtes incroyable tel que vous êtes, avec vos neurones bancals et votre cerveau visqueux. Et si nous perfectionnons nos outils externes et les utilisons judicieusement, nous pouvons être encore meilleurs.

VN Alexander , VN Alexander (vnalexander.com), Ph.D., est un philosophe des sciences et romancier, qui vient de terminer un nouveau roman satirique, C0VlD-1984, The Musical.