Des "neurones" qui jouent au jeu vidéo "Doom" ? La vérité scientifique derrière les annonces de Cortical Labs
Le 25 février, l’entreprise australienne Cortical Labs secouait Internet en dévoilant ses dernières avancées dans la course à l’informatique biologique. Au programme : six minutes de vidéo au montage nerveux et à la musique épique dans lesquelles les développeurs de la start-up racontent, gants bleus et blouse blanche de rigueur, avoir "cultivé" des cellules cérébrales humaines sur des puces informatiques, avant de les entraîner à "jouer" à Doom, jeu vidéo culte des années 1990.
A première vue, les images sont spectaculaires. Les développeurs connectent 200 000 neurones de laboratoire encapsulés dans une boîte à un boîtier électronique. Puis, magie de la science, à l'écran, le héros de cette simulation prisée des geeks se met à courir, arme au poing, bien décidé à abattre ses ennemis. Immédiatement après leur publication, ces extraits font le tour du monde, provoquant stupeur, enthousiasme ou effroi. En une publication, ce qui n'était qu'un délire de science-fiction semble s'imposer au réel.
Sur les plateformes, ces cellules humaines qui tirent sur des aliens virtuels depuis leurs bains de nutriment, cumulent désormais des millions de vues. Et relancent la machine à fantasme. Des articles font l'éloge d'une révolution, d'autres décrètent l'avènement d'une nouvelle ère. Il y aurait, dans ces morceaux de cervelles branchés à des câbles électriques des intelligences artificielles organiques, des IA constituées, non pas de silicium, mais de véritables cellules. Des affirmations livrées dans le vertige de l'instant, mais qui n'ont jamais été confirmées par les experts.
Comment de telles prouesses sont-elles possibles ? Surtout, quelles sont les capacités réelles de ces dispositifs et à quoi peuvent-ils servir ? Que peuvent ressentir ces neurones, plongés dans les couloirs exigus de Doom ? Pour en savoir plus, L’Express s’est entretenu avec plusieurs scientifiques du domaine, à commencer par l'un des pères de cette "créature", Alon Loeffler, spécialiste en biologie synthétique chez Cortical Labs. Au moment où on le contacte, l’entrepreneur sort tout juste d’une longue session de questions - réponses sur le réseau social Reddit.
Du sang reprogrammé
Le scientifique nous expose la recette de la jeune entreprise pour cultiver ses mixtures bio-informatiques. Mettre bout à bout toutes les étapes de fabrication relève déjà d'une petite victoire. L’entreprise doit d'abord récupérer des prélèvements de sang auprès de volontaires afin de les convertir en cellules souches grâce à des principes découverts par le chercheur Shinya Yamanaka, récompensé d'un prix Nobel de médecine en 2012. Une fois transformés en ces sortes de précurseurs naturels, les biologistes les "reprogramment" grâce à des outils moléculaires. Les cellules prennent alors la forme de neurones du cortex ou de l’hippocampe, des zones du cerveau associées au traitement de l’information. Elles sont enfin intégrées à des puces, et baignées de nutriments, pour les maintenir en "vie".
En parallèle, une autre équipe se charge de "communiquer" les informations du jeu vidéo au dispositif. Si un ennemi vient à droite, un signal électrique spécifique encodé par Cortical Labs est émis. Et, s’il faut tirer, une autre fréquence est attribuée. Au contact de ces décharges électriques, les neurones se "potentialisent" - ils s'excitent -, puis transfèrent cette "information" de filament en filaments, au sein de leur réseau. En sortie, des capteurs renvoient l'information au petit ordinateur sur lequel tourne le jeu vidéo. Puis, pour indiquer qu’une cible a été touchée par exemple, un "feedback" - un signal retour -, est renvoyé aux neurones.
Les scientifiques de Cortical Labs affirment que ce processus, mi-informatique, mi-biologique, permet aux neurones de se réorganiser et, in fine, d’"apprendre" aux neurones à jouer aux jeux vidéo. "Le réseau neuronal ajuste ses connexions internes et se reconfigure physiquement au fur et à mesure qu’il interagit avec son environnement", indique Alon Loeffler. Au point, dit-il, de s’adapter à des nouveaux schémas de jeu et d’améliorer ses performances. Un élément qui fait controverse dans la communauté scientifique : à ce jour, aucune étude n’a été publiée par l’entreprise.
A des années-lumière d'une IA
De fait, Alon Loeffler reste vague sur les performances réelles de son dispositif. "Les neurones que l’on développe n’ont pas gagné le jeu, du moins pas encore", ballait-il d’un sourire. En l’absence de données, difficile d'admettre que les neurones jouent au sens humain du terme. "Ces éléments sont intéressants et assez troublants, mais je crois qu’on est à des années-lumière de concurrencer l’intelligence artificielle par exemple", prévient Jean-Gabriel Ganascia, professeur d'informatique à Sorbonne Université. "Sans relecture par les pairs, il n’est pas possible de considérer ces annonces comme des résultats scientifiques", abonde Emmanuel Procyk, neurobiologiste à l’Inserm.
Pour ce scientifique, directeur de recherche à l'Institut cellule souche et cerveau à Lyon, ces puces ne sont rien de plus que des mini-processeurs. Selon lui, elles seraient incapables d’apprendre au sens humain. "Ces neurones ne prennent pas de décisions ! Un système en sortie traduit leur activité en action dans le jeu, mais on ne peut pas dire qu’ils choisissent de faire quelque chose, car cela dépend en réalité du signal d’entrée. Si, effectivement, envoyer des impulsions électriques va réorganiser l’assemblage de neurones, cela ne permet pas vraiment de faire de l’apprentissage, car pour le moment nous n’avons aucun moyen d’intégrer des règles dans le système. Cortical Labs surfe sur les fantasmes autour de l’intelligence et de l’informatique organique pour favoriser les ventes de ses dispositifs", insiste-t-il.
Un épisode est susceptible de donner du poids à cette tirade. En 2021, la start-up, qui commercialise des sortes de cartes mères biologiques vendues plus de 30 000 dollars aux équipes de recherche avait déjà fait parler d’elle, annonçant, cette fois-ci faire "jouer" ses neurones à Pong, rudimentaire simulation de tennis de table. Un an plus tard, elle faisait paraître un article de recherche dans Neuron, revue de premier plan... Sans pour autant s’attirer les faveurs des scientifiques. En cause : l’attribution de capacités d’"apprentissage" et même d'une forme de "sentience" à ces puces organiques, des termes jugés décorrélés de la réalité scientifique. Quelques mois plus tard, une trentaine d'experts s’associaient pour publier une contre-communication dans le même journal. Les spécialistes récusent encore à ce jour les termes employés par l'entreprise et vont jusqu’à remettre en question l'idée même que les cellules "jouent" vraiment aux jeux vidéo.
Des "interprétations abusives"
Signe d’une certaine unanimité dans la communauté scientifique, l’Académie française de médecine s’est, elle aussi, mis en tête de réagir. Dans un communiqué publié en mai 2023, et qui s'adresse surtout à Cortical Labs, les sages condamnent la multiplication d’inférences hors sols. "Les activités cellulaires observées dans ces organoïdes cérébraux ne peuvent être assimilées aux processus cognitifs, sensoriels ou moteurs propres au cerveau humain (...) La présentation de ces travaux de recherche comme relevant de la mise au point de mini-cerveaux qui pourraient être doués de sensibilité ou encore de conscience minimale, relève d’une interprétation abusive et déformante (...)", peut-on lire. De quoi, ajoute l'Académie, "nourrir une vision erronée de ces recherches dans l’esprit du public et de susciter la défiance vis-à-vis de la science".
Ce qui ne veut pas dire que ces outils n'ont pas d’avenir. Si les cellules du cerveau ne présentent pas d’"intelligence", ou de "conscience", elles pourraient, à terme, faire de très bons "processeurs" naturels, s’accordent les scientifiques. Et pour cause : tout comme les circuits en silicium, les neurones conduisent et intègrent le courant électrique. Développer des puces avec des neurones présenterait l'avantage d’être très peu coûteux en énergie. Ces outils aussi pourraient s’avérer plus performants dans certains cas, grâce aux propriétés adaptatives du tissu cérébral, qui se réorganisent constamment pour améliorer les transmissions électriques.
Encore faut-il trouver les applications à ce type de technologie. Les prouesses de Cortical Lab ou de ses concurrents - comme 28 Bio, qui annonçaient l'année dernière jouer à Pac-Man - témoignent d’une forme d’accélération de la recherche. Mais les difficultés techniques restent nombreuses : "Cortical Labs a-telle réussi à mettre en place un système de mémoire à long terme ? Quels progrès ont été réalisés grâce à l'entraînement ?", liste Thomas Hartung, pharmacologue université américaine Johns-Hopkins, impliqué dans ce type de recherche et quelque peu gêné par le ton utilisé par Cortical Labs. "Je n'aime pas du tout que des neurones de laboratoire tirent sur des cibles, même dans un jeu vidéo, tout ce battage donne une très mauvaise impression", glisse-t-il.
Difficile donc, de voir, dans ces minuscules morceaux de cervelle en boîte, une concurrence à l’intelligence artificielle. D'autant que les cellules de Cortical Labs - environ 0,0002 % d'un cerveau humain - ont une durée de vie de 6 mois. Il faut perpétuellement les remplacer, pour les exploiter. Si bien que les capacités les plus prometteuses de ces neurones ne sont même pas informatiques. "Une grande partie de notre travail porte sur le développement de médicaments et le remplacement des animaux de laboratoire. Avec nos systèmes, les scientifiques pourront observer plus précisément comment les médicaments influencent des processus proches de la cognition, ou encore comment des systèmes hybrides biologique et numérique pourraient fonctionner", liste Alon Loeffler.
Avec une telle communication, ce n’est pas l’idée que l'on retient. Tant pis. En Australie comme dans la Silicon Valley, il faut parfois savoir faire parler de soi pour réussir. Sur le forum Reddit, avant que Alon Leoffler ne clôture les échanges, des volontaires proposent de mettre à disposition leurs compétences en informatique, ou leurs économies. Toutes les réactions ne sont pas aussi euphoriques, comme cet internaute qui s’inquiète que les cellules puissent déprimer à cause de la tâche qui leur a été confiée. "Quelle preuve avez-vous que ces systèmes neuronaux sont très peu susceptibles de souffrir ou de ressentir du stress ?". Un autre ajoute : "Et si, un jour, on arrive à faire parler ces réseaux de neurones ?".
"Nous travaillons très dur pour rester en avance sur les lignes éthiques, avec des bioéthiciens de renommée mondiale. Nous espérons ne jamais approcher cette ligne et il n'y a aucun signe que nous soyons même proches", répond l'intéressé, entretenant le doute. Peu convaincu, un dernier curieux demande : "Croyez-vous au principe de l'âme ?". Réponse du développeur de Cortical Labs : "Je suis un matérialiste". Comprendre : pas le moins du monde.