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Human Brain Project : en 2023, le cerveau humain simulé sur ordinateur

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Un projet, déjà bien entamé, devrait mener en une douzaine d'années à créer un modèle informatique du cerveau humain pour mieux en comprendre les secrets de fonctionnement.

Un processeur peut simuler le comportement d'un neurone. Mais le cerveau humain en contient sans doute environ 1011 et le nombre de connexions (ou synapses) est – vaguement – estimé à 1014 ou 1015... © EFPL /Human Brain Project
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Pour étudier les galaxies ou les systèmes planétaires, les astrophysiciens ont pris l'habitude de faire tourner des modèles informatiques. À coups de milliards de calculs, des ordinateurs visualisent ainsi l'agrégation de poussières qui s'agglutinent en planètes ou la collision de deux galaxies qui tourbillonnent en une danse complexe avant de fusionner. Le principe de la simulation est devenu une vraie méthode d'étude, permettant de découvrir des mécanismes insoupçonnés ou de choisir entre plusieurs hypothèses.

Pourquoi ne pas faire de même pour le cerveau humain ? En 2005, Henry Markram, spécialiste de neurosciences à l'EFPL, l'École fédérale polytechnique de Lausanne, s'est posé la question et a initié le projet Human Brain, qu'ont rejoint depuis douze universités. Deux ans plus tard, en s'appuyant sur un superordinateur IBM Blue Gene (l'un des plus puissants du monde), l'équipe parvenait à simuler le fonctionnement d'une « colonne corticale » du rat, c'est-à-dire un ensemble de neurones du cortex analysant des signaux, auditifs ou visuels, provenant de la même direction. Cette structure virtuelle comprenait 10.000 neurones.

Mieux comprendre pour mieux soigner

Avec les ordinateurs de l'époque, rappelle aujourd'hui Henry Markram, il fallait la puissance d'un processeur de PC pour simuler un seul neurone. Actuellement, explique-t-il, l'équipe dispose de l'équivalent de 16.000 processeurs et parvient à simuler 360.000 neurones. Or, on estime que le cerveau humain en contient cent milliards, ce qui laisse imaginer la puissance informatique qu'il faudrait mettre en ordre de bataille.

Selon Henry Markram, il faudrait 1.000 petaflops (1018 flops, soit 1 exaflops), alors que le champion du monde actuel (le chinois Tianhe-1A) en est à 2,7 et que la prochaine version de l'IBM Blue Gene n'en atteindra que 10. L'équipe a donc besoin de temps mais aussi d'argent et a sollicité l'Union européenne. Une étude de faisabilité vient d'être lancée et ses conclusions seront rendues en 2012. Si elles sont satisfaisantes, l'UE pourrait débourser de l'ordre d'un milliard d'euros pour ce projet. Henry Markram estime que le projet pourrait aboutir en 2023.

L'espoir des scientifiques est que cette simulation permette de répondre à de nombreuses questions sur le fonctionnement du cerveau, sur l'origine de l'intelligence et sur la cause de désordres neurologiques, ouvrant de nouvelles voies thérapeutiques.