Émuler le cerveau en trois étapes : cartographie, simulation, interfaçage

Le cerveau reconfiguré

Citation : Fraser, P. (2019), « Intelligence artificielle, le fantasme de la conscience », Panoramas, repères et fragments, vol. 1 n° 2, Paris : Éditions V/F, p. 34-36.


Trois étapes bien précises doivent être accomplies pour émuler le fonctionnement d’un cerveau : cartographie ; simulation ; interfaçage. Et s’il y a une chose dont il faut être conscient, c’est que la technologie semble souvent dépasser la fiction. Mieux encore, la technologie possède cette étonnante capacité à même absorber la réalité sociale. Il faut maintenant examiner et comprendre en quoi consiste exactement le projet d’émulation du cerveau dans un ordinateur pour bien comprendre les enjeux sociaux qui se dessinent à l’horizon.

La première étape du processus consiste à cartographier en haute résolution un cerveau jusqu’à un niveau submicronique (taille inférieure au micron). Ce qui doit être cartographié doit comprendre le prosencéphale (les deux hémisphères, le thalamus, l’hypothalamus) dans sa globalité et le cortex frontal. En procédant ainsi, on s’assure que les régions du cerveau associées aux fonctions cognitives supérieures ont bel et bien été intégrées à la carte cérébrale totale, notamment le cortex cérébral et l’ensemble de ses interconnexions, tout en montrant effectivement comment ces régions du cerveau sont également liées à d’autres régions associées aux émotions et à l’action. Finalement, cette cartographie doit également être en mesure de montrer non seulement la localisation et les caractéristiques de chaque neurone et de chaque synapse à une échelle microscopique, mais doit aussi révéler l’ensemble du connectome, c’est-à-dire le plan complet des connexions neuronales d’un cerveau (neurones, axones, dendrites, synapses) qui, lui, révélera la connectivité fonctionnelle et structurelle de toutes les aires corticales et de toutes les structures sous-corticales (échelle macroscopique).

La seconde étape du processus consiste à utiliser la carte révélée du cerveau par la première étape et d’élaborer par la suite une simulation en temps réel, dans un ordinateur, l’activité électrochimique de tous les neurones et de l’ensemble de toutes les connexions qui les relient entre eux. Une telle simulation peut être réalisée en mobilisant des techniques déjà connues relevant des neurosciences, comme le modèle de Hodgkin-Huxley, modèle mathématique décrivant comment les actions potentielles d’un neurone sont initiées, traitées et diffusées. On comprendra qu’une telle simulation exige des capacités de calcul considérables, ne serait-ce que pour simuler le cerveau d’une souris.

La troisième étape du processus consiste à interfacer la simulation avec un environnement externe, et pour le moment, il faut bien admettre que nous sommes loin de disposer d’une entité non biologique qui serait à même d’incarner cette simulation. Plus encore, cette simulation devra être en mesure de recevoir des signaux similaires à ceux de son précurseur biologique et de retourner, après traitement, des signaux similaires à ceux de son précurseur biologique, l’idée étant que l’interfaçage sera d’autant facilité si le corps non biologique est morphologiquement et mécaniquement similaire à son précurseur biologique. Partant de là, si l’entité non biologique ainsi conçue reçoit le même stimulus que l’entité biologique qui en est son précurseur, cette première devrait afficher un comportement similaire à celle de ce dernier. Ici, le mot similaire prend toute sa signification, car étant donné que le cerveau est un système chaotique, c’est-à-dire que la plus petite fluctuation dans l’input original peut orienter le système dans une tout autre direction, il faudra s’assurer que la cartographie soit fidèle au micron près, autrement on se retrouvera avec des comportements qui divergeront de la version biologique d’origine.

Cependant, il ne faut pas penser que cette limite constitue ultimement une barrière pour mener à bien une simulation totalement interfacée. Supposons, un instant, et ce n’est que pure spéculation, qu’il y ait de microscopiques différences dans la cartographie du connectome qui n’affecteraient pas pour autant le comportement global de l’entité non biologique, et qu’un observateur, par exemple un membre de la famille du précurseur biologique, assiste à une simulation et ne constate pas de différences notables entre le comportement de l’entité non biologique et son précurseur biologique, alors il sera plausible d’affirmer que l’émulation a fonctionné et qu’elle rencontre les spécifications attendues.

© Pierre Fraser (Ph.D.), sociologue, 2020
© Photo entête, IBM


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Trois étapes doivent être réalisées pour émuler le fonctionnement d’un cerveau : (i) cartographier en haute résolution un cerveau jusqu’à un niveau submicronique ; (ii) simuler en temps réel, dans un ordinateur, l’activité électrochimique de tous les neurones et de l’ensemble de toutes les connexions du cerveau qui les relient entre eux ; (iii) interfacer la simulation avec un environnement externe dans un substrat non biologique. De là, Ray Kurzweil pense qu’il sera possible, vers 2050, de télécharger un cerveau dans un ordinateur.


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