Partie V:
Des neurones futuristes!
Objectif: - Démontrer que plus tard, les neurones seront peut-être dans des machines construites par l'homme |
Tout au long des pages de ce site
web, nous avons pu rapidement remarquer que les neurones et le
cerveau ressemblent étrangement à lordinateur. Celui-ci,
tout comme le corps humain et ses organes des sens (yeux,
oreilles, nez, peau), dispose déléments qui lui
permettent de recevoir de linformation de lextérieur
(clavier, souris, scanner). Les informations passent par le
cerveau de lordinateur, le microprocesseur, y sont traitées,
et ressortent sous forme de réponses par dautres éléments,
comme lécran, limprimante, les haut-parleurs... Chez
lhumain, les stimuli captés par nos récepteurs sensitifs
sont eux aussi traités par notre cerveau, et ressortent sous
forme de réponses par nos cordes vocales, nos fibres musculaires
Lordinateur ressemble vraiment au cerveau humain! Cependant,
il existe deux différences entre ces deux extraordinaires
machines. Le cerveau humain apprend extrêmement rapidement, crée,
peut changer de point de vue ou didée sur quelque chose, a
une mémoire phénoménale, pense, comprend, aime
et tout
cela, grâce à ses 100 milliards de neurones, qui réarrangent
continuellement les connexions entre eux. Et cest cela la
force du cerveau, sa constante évolution! Lordinateur lui
ne change pas de point de vue, napprend pas. Son
microprocesseur (ou son cerveau) est en fait un réseau extrêmement
bien structuré de transistors, mais qui sont soudés et ne
peuvent pas se déplacer ou modifier leurs connections entre eux,
comme le font les synapses des neurones. Par contre, les
microprocesseurs des ordinateurs daujourdhui sont dune
puissance infernale! Ils sont bien plus rapides que le cerveau
humain et peuvent calculer des nombres incommensurables pour nous
à la seconde! Les recherches sur la cellule fondamentale du
cerveau, le neurone, ont ouvert la voie à plusieurs autres
domaines de recherche. Le fonctionnement du cerveau, à partir de
ses prodigieux neurones, est un univers qui na pas fini de
livrer ses secrets. Lhomme commence à réaliser limportance
des neurones et de leur principe de fonctionnement se rapprochant
du langage binaire. Il tente de copier cette merveille dans différentes
applications. Ainsi, on commence à greffer des neurones
vivants sur le silicium de puces informatiques! Cest que l
ordinateur a encore beaucoup de misère à reconnaître un
visage, une voix, une odeur, ou à synthétiser, comparer ou déduire
des idées
Par exemple, lorsquon montre deux fois une
image à un ordinateur, il la reconnaîtra la deuxième fois.
Cependant, si lon change une donnée de limage, par
exemple la couleur du fond, lordinateur ne la reconnaîtra
plus du tout! Le but de greffer des neurones à une puce, cest
donc de la rendre plus intelligente et de tenter de lui donner
des propriétés du cerveau humain. Grâce aux neurones connectés
aux puces et à leurs synapses changeant
continuellement de connections,
les puces informatiques pourront peut-être, un jour, apprendre
un peu! On tente aussi présentement de greffer des neurones
sensitifs (quon appelle bio-capteurs) à des puces, en vue
quelles puissent éventuellement détecter des odeurs, et
reconnaître des images. Malgré que lon nen soit
encore quaux premiers balbutiements des bio-puces et des
bio-capteurs, peut-être quun jour, il y aura un peu de vie
dans les puces de nos ordinateurs!
En plus des recherches actuelles sur les bio-puces et les bio-capteurs, dautres chercheurs essaient eux aussi, de créer des ordinateurs plus intelligents grâce aux neurones, mais sans utiliser de matière vivante. En effet, on tente de modéliser des réseaux de neurones en sinspirant du système nerveux humain. On essaie de remplacer les réseaux de transistors des microprocesseurs par ces réseaux de neurones (RN) simulés. Ces neurones sont en réalité une copie de ceux du corps humain et sont faits de composantes électroniques simples: des amplificateurs, des conducteurs, des résistances et des condensateurs On assemble donc, comme dans un Lego, toutes ces composantes pour créer une copie électronique des neurones. Puisquil est extrêmement difficile pour linstant de greffer et de maintenir en vie des neurones vivants sur du silicium comme dans les bio-puces, les RN sont donc avantagés. Cependant, il est impossible de miniaturiser l ensemble des composantes électroniques formant les neurones des RN pour quils aient la même taille que les vrais neurones; les bio-puces sont cette fois-ci avantagées. Puisque les RN et les bio-puces ont au départ le même but et représentent toutes deux des possibilités pour ce qui est de lapprentissage, de la déduction, de la reconnaissance de forme, cest celle des technologies qui évoluera le plus vite dans les prochaines années, qui sera peut-être apte à rendre nos machines plus intelligentes Mais comment font les RN pour apprendre, pour comprendre de nouvelles choses, ou pour changer didée? Comme nous le savons, les bio-puces peuvent s adapter, apprendre, grâce aux synapses de leurs neurones vivants qui peuvent modifier leurs connections à tout moment. Les RN nayant pas la propriété dêtre vivants, leurs synapses ne peuvent pas bouger; cest le changement dintensité ou de fréquence des messages envoyés par ces synapses qui fait quil peut y avoir apprentissage.. Les cellules d entrée sont reliées aux cellules de sortie par ces synapses d intensité variable. Si par exemple, un RN commet une erreur, il peut modifier l intensité de ses connexions; ainsi ses cellules apprennent jusquà ce que la bonne réponse soit obtenue. Lorsquun RN apprend, il doit trouver la valeur à donner aux synapses (messages de plus grande intensité ou de plus petite selon le cas) pour que la sortie traduise la réponse voulue. Finalement, il est intéressant de savoir que les bio-puces et que les RN travaillent de façon parallèle comme notre cerveau, contrairement à lordinateur où les données passent dans le microprocesseur à la file indienne. Cela donne une puissance moindre, mais une intelligence beaucoup plus grande!
Les ordinateurs ne sont pas uniquement la cible des recherches portant sur la technologie et les neurones. En effet, on perfectionne actuellement sur des patients amputés des prothèses électroniques pour remplacer un membre. Ce qu il y a de spécial là-dedans, cest quau bout de la prothèse, se trouvent une puce et de nouveaux neurones vivants cette fois-ci. Après l installation, les terminaisons nerveuses au bout du membre amputé viendraient, grâce à l élasticité de leurs synapses, se connecter à de nouveaux neurones quon aurait fait croître sur le silicium de la puce contrôlant la prothèse. Cette prothèse serait conçue évidemment pour comprendre les signaux venant du cerveau et transmis par ces neurones. Le patient retrouverait, en quelque sorte une utilisation plus naturelle de son nouveau membre grâce à cette technique! Même sil reste encore plusieurs progrès à faire, cette prothèse électronique pouvant être commandée par le cerveau sera toute une innovation! Et encore cette fois-ci, elle existera grâce aux connaissances qui se développent sur les neurones, ces cellules qui communiquent entre elles de façon binaire, qui peuvent changer, lorsquil le faut, leurs connections, remodelant sans relâche le gigantesque réseau de notre cerveau
David Laflamme, école secondaire Montcalm, expo-sciences Bell, tous droits réservés. |