Les zones brillantes sont des concentrations de neurones sur des supports. Au milieu, les portes (gate) AND réalisées avec des neurones et à droite des associations de diodes en neurones de forme tringulaire. Crédit : Elisha Moses-Weizmann Institute

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Des circuits électroniques réalisés avec des neurones !

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On cherche à modéliser le fonctionnement du cerveau humain à l'aide de circuits électroniques obéissant à ce que l'on pense être les lois d'un réseau de neurones. L'inverse est possible, comme le prouvent des chercheurs de l'Institut Weizmann qui ont créé des circuits électroniques avec de vrais neurones.

Un vieux rêve exprimé dans les ouvrages de science-fiction imagine un stade que l'on peut qualifier de post-humain, pour reprendre le langage des célèbres extropiens... C'est celui de faire fusionner l'homme et la machine pour bénéficier des avantages de l'un et de l'autre tout en minimisant les inconvénients. La nanotechnologie et la biotechnologie nous approchent un tout petit peu chaque jour de ce rêve. Dans cette voie, les scientifiques cherchent à reproduire le fonctionnement du cerveau avec des circuits électroniques, ainsi qu'à créer des interfaces entre les neurones biologiques et ces circuits. On est cependant encore immensément loin d'avoir un jour l'équivalent du monde de Ghost in the shell, et peut-être ne l'atteindrons-nous jamais...

Toutefois, les réalisations de Elisha Moses, du département de la physique des systèmes complexes de l'Institut Weizmann en Israël, sont vraiment remarquables.

Des neurones utilisés comme des composants électroniques

Avec ses collègues Ofer Feinerman et Assaf Rotem, il a publié récemment dans Nature de nouveaux résultats concernant la possibilité de manipuler la croissance et les interconnexions de cellules nerveuses in vitro. Ces chercheurs ont d'abord commencé par démontrer que l'on pouvait faire croître des neurones le long d'une fente dans une plaque de verre et les stimuler non pas grâce à un champ électrique (ce qui a déjà été fait) mais à  l'aide d'un champ magnétique.

Leur but était de savoir si l'on pouvait réaliser de cette manière des interfaces électroniques entre le cerveau et d'autres circuits électroniques. On sait en effet que le silicium et le carbone (élément essentiel des molécules organiques) sont de proches cousins et des spéculations sur une vie extraterrestre basée sur le silicium sont allées bon train. En fait, nous connaissons déjà des sortes de formes de vie intelligentes basées sur le silicium... ce sont nos ordinateurs !

Certes, l'intelligence artificielle n'est pas encore de la conscience artificielle mais qui peut savoir ce que donneront dans quelques dizaines d'années soit les ordinateurs classiques soit les encore mythiques ordinateurs quantiques ?

Pour fonctionner, un circuit de neurones doit être tel que chacun d'eux soit connecté à un grand nombre d'autres neurones, par le buisson de dendrites (qui assurent la réception des données) et par l'axone (qui envoie ses signaux à d'autres neurones). Les chercheurs se sont aperçus que dans leur dispositif, il existait un seuil pour le nombre d'axones si on veut réaliser des portes logiques. Il en faut au moins une centaine, organisés en faisceaux.

En manipulant ces faisceaux d'axones entre de petits groupes de neurones, il est possible de réaliser des portes logiques AND, des diodes et même des circuits oscillants.