Intelligence artificielle
IA Inside: Puces cérébrales ouvrant le prochain bond de l’évolution humaine
Les puces cérébrales ne sont plus de la science-fiction. Elles sont devenues une réalité et transforment des vies grâce aux avancées technologiques, qui permettent à un ordinateur de décoder les signaux cérébraux, de déduire les intentions humaines, puis de les exécuter directement via une machine.
Ces systèmes qui rendent cela possible s’appellent BCI ou interface cerveau-ordinateur, qui étudie les signaux de l’activité cérébrale. Neuralink est l’entreprise la plus connue dans ce domaine, créant une interface cérébrale généralisée pour libérer le potentiel humain.
Mais bien que les BCI soient en développement depuis les années 1960, les récentes avancées en IA aident à accomplir des miracles. Ces progrès ont conduit à des avancées significatives dans les applications pratiques, notamment pour les personnes handicapées, montrant l’impact croissant de cette technologie.
Applications actuelles et percées
Alors que le développement des BCI reste principalement confiné aux laboratoires de recherche, l’évolution de l’IA nous a permis de voir la démonstration de la praticité des BCI chez les personnes handicapées.
Implants cérébraux IA rétablissant la parole et le mouvement
Avec environ 1,3 milliard de personnes dans le monde vivant avec des handicaps modérés à sévères, les implants IA chez l’humain s’améliorent rapidement pour éliminer complètement ces limitations.
Dans une paire d’études publiées dans le journal Nature, des chercheurs de l’Université Stanford et de l’Université de Californie à San Francisco ont montré que leurs BCI ont permis à deux femmes paralysées de parler à nouveau avec une vitesse et une précision sans précédent. Les BCI lisent l’activité cérébrale liée à la parole et alimentent un modèle d’apprentissage linguistique, qui est ensuite restitué sous forme de parole utilisable via une voix générée par ordinateur ou du texte à l’écran.
Les chercheurs de Stanford ont implanté des réseaux d’électrodes de la taille d’un grain de maïs sur le cortex moteur de la parole de Pat Bennet, 68 ans, qui interagit ensuite avec un logiciel informatique lui permettant de parler. Pendant ce temps, les chercheurs de l’UCSF ont donné à Ann, 30 ans et sévèrement paralysée, la capacité de parler et de faire des expressions faciales (via un avatar numérique). Les deux études ont enregistré d’énormes améliorations du vocabulaire, de la vitesse de décodage du langage et de la précision de la parole.
Combiner IA et microélectronique pour combattre les troubles cérébraux
L’IA, associée aux implants neuronaux, est également utilisée pour traiter des troubles tels que l’épilepsie et la maladie de Parkinson en modulant directement les activités anormales. L’Université de Toronto a réuni des ingénieurs électriques et informatiques avec des cliniciens, neuroscientifiques et scientifiques des matériaux de données afin d’améliorer la santé cérébrale et d’esquisser des voies de traitement alternatives.
En utilisant l’apprentissage profond, l’équipe extrait des informations de niveau profond, identifiant même des biomarqueurs cachés, puis active les implants neuronaux au moment optimal. L’idée est d’utiliser les thérapies de neuromodulation à l’avenir pour cibler:
- Douleur chronique
- Dépression
- Démence
- Alzheimer
- Troubles du sommeil
Essai humain de Neuralink
La startup de puces cérébrales de Musk, Neuralink, a enfin reçu l’autorisation de commencer son premier essai humain. Auparavant, la Food and Drug Administration (FDA) des États‑Unis avait soulevé des préoccupations de sécurité pour son premier essai clinique chez l’humain avant d’accorder l’autorisation, et l’entreprise a maintenant également été approuvée par un comité d’examen indépendant pour lancer le recrutement.
Pour son étude PRIME (Precise Robotically Implanted Brain-Computer Interface), Neuralink recherche des patients paralysés à la suite d’une lésion de la moelle épinière cervicale ou de la sclérose latérale amyotrophique. L’essai, qui devrait durer environ six ans, impliquera l’implantation chirurgicale d’un implant BCI sans fil dans le cerveau afin d’évaluer la capacité du système à permettre aux patients de contrôler des dispositifs externes par la pensée.
Avec la puce cérébrale IA de Neuralink, Musk vise à faciliter les insertions chirurgicales rapides de ses dispositifs pour traiter des conditions comme l’autisme, la dépression et la schizophrénie. Jusqu’à présent, l’entreprise testait sur des animaux, mais elle recrute maintenant des volontaires paralysés pour améliorer la qualité de vie de millions de personnes.
Avancées technologiques et scientifiques
Au cours des dernières décennies, des recherches révolutionnaires ont été menées dans le domaine des BCI, qui offrent un lien de communication direct entre le cerveau et un ordinateur. Aujourd’hui, l’IA a poussé cela encore plus loin grâce à sa capacité à analyser des données complexes et à générer des sorties semblables à celles humaines.
Alors que les implants de parole ont été essentiels pour les personnes ayant perdu la capacité de parler à cause de paralysie ou d’autres blessures, ils étaient extrêmement lents et peu articulés. Cependant, des avancées significatives en neurosciences et en informatique moderne permettent désormais d’envisager des implants IA commercialement disponibles pour restaurer les fonctions sensorielles et motrices.
Aujourd’hui, cette merveille de la technologie moderne donne une voix à ceux qui ont perdu la capacité de parler en convertissant les signaux cérébraux en texte, et ce, avec rapidité et efficacité. Dans la recherche de Stanford, l’équipe n’a enregistré qu’un taux d’erreur de mots de 9,1 %, soit 2,7 fois plus précis que les BCI précédents. Cela a été obtenu grâce à un algorithme qui décode 62 mots par minute et qui approche la vitesse conversationnelle de 160 mots par minute, ce qui est tout simplement incroyable. Pour cela, l’étude a exploité la plus grande bibliothèque de vocabulaire utilisée pour le décodage de la parole via un implant — environ 125 000 mots.
Une nouvelle étude, partie de l’essai du système d’interface neuronale BrainGate2, a quant à elle utilisé un type d’apprentissage profond appelé réseaux de neurones récurrents (RNN), également employés pour modéliser les processus cérébraux tels que la mémoire, l’attention et la perception. L’algorithme a facilement séparé différents types de mouvements faciaux pour la parole à partir des seuls signaux neuronaux avec plus de 92 % de précision.
Étant donné que décoder le comportement ou l’état cognitif à partir des signaux neuronaux est crucial pour la recherche BCI, l’apprentissage profond est devenu la méthode privilégiée dans de nombreuses tâches d’apprentissage automatique telles que la segmentation d’images et la reconnaissance vocale. Son succès a conduit à son utilisation pour prédire des sorties courantes, y compris le mouvement, la parole et la vision.
Dans un autre cas, des scientifiques ont développé un système IA non invasif appelé décodeur sémantique, partiellement basé sur un modèle de transformateur similaire à ceux qui alimentent les chatbots ChatGPT et Bard de Google. Des chercheurs de l’Université du Texas à Austin ont entraîné le système, qui ne nécessite aucun implant chirurgical, en faisant écouter plusieurs heures de podcasts à des participants dans un scanner IRMf. Il génère ensuite un flux de texte lorsque le participant écoute ou imagine raconter une nouvelle histoire.
Comme nous l’avons vu ici, l’utilisation de l’IA aide énormément la recherche en neurosciences. Cependant, certaines considérations doivent être prises en compte dans cet espace en évolution rapide.
Considérations éthiques, de confidentialité et de sécurité
Étant donné les changements qui bouleversent la vie que les implants IA‑cerveau apportent aux humains, nous assistons à une progression rapide de la neurotechnologie et des puces cérébrales IA. Cependant, cela n’est pas sans risques.
En termes simples, les systèmes IA sont sujets aux erreurs et aux dysfonctionnements, comme toute autre technologie, ce qui peut entraîner des conséquences potentiellement nocives. Construits sur des algorithmes complexes qui traitent d’énormes quantités de données, les systèmes IA sont également vulnérables aux piratages et aux manipulations. Sans oublier que les données sur lesquelles ils sont entraînés peuvent contenir des biais inhérents menant à des résultats discriminatoires.
L’augmentation des investissements dans les programmes IA capables de lire les pensées des gens et de stocker des données neuronales a conduit l’UNESCO (Organisation des Nations Unies pour l’Éducation, la Science et la Culture) à sonner l’alarme sur l’avancée de la neurotechnologie, qu’elle estime menacer les droits humains et requérir une régulation mondiale.
“La promesse… pourrait avoir un coût élevé en termes de droits humains et de libertés fondamentales, si elle est abusée. La neurotechnologie peut affecter notre identité, notre autonomie, notre vie privée, nos sentiments, nos comportements et notre bien‑être global.”
– Gabriela Ramos, directrice adjointe générale de l’UNESCO pour les sciences sociales et humaines.
En conséquence, l’organisation scientifique et culturelle de l’ONU a déclaré qu’elle commencerait à développer un « cadre éthique universel » pour la neurotechnologie.
Alors que Ramos s’inquiète du fait que la technologie change « l’essence même de ce que signifie être humain », d’autres comme Mariagrazia Squicciarini, auteure principale d’un rapport UNESCO sur le rythme rapide de l’innovation en neurotechnologie, s’inquiètent de l’ajout de l’IA, qui selon elle place la « neurotechnologie sous stéroïdes ».
On estime que les investissements privés dans les entreprises de neurotechnologie ont augmenté de plus de 20 fois au cours de la décennie 2010‑2020, atteignant 7,3 milliards de dollars en 2020, tandis que les brevets liés à la neurotechnologie ont bondi de 266 % pendant cette période. Les données montrent que le marché des dispositifs neurotechnologiques devrait dépasser 24 milliards de dollars dans les quatre prochaines années.
Avec les modèles IA avancés nécessitant le décodage des données cérébrales, les partisans de la régulation soutiennent que la confidentialité mentale est devenue plus urgente que jamais. Comme on le voit en Chine, des travailleurs portent des casquettes qui scannent leurs états émotionnels, indiquant un large spectre d’applications pour cette technologie. De même, aux États‑Unis, l’armée explore ces technologies pour améliorer les compétences mentales, contrôler des objets par la pensée et rendre les soldats plus aptes au service.
Des préoccupations éthiques ont également été soulevées concernant l’impact des BCI sur la société. Beaucoup craignent que l’accès sans précédent aux cerveaux des gens ne transforme des possibilités dystopiques en réalité.
Entreprises actives dans le domaine des implants cérébraux IA
Voyons maintenant quelques‑unes des entreprises les plus en vue dans le secteur des puces cérébrales IA :
1. Neuralink
L’entreprise fondée par le milliardaire Elon Musk développe des implants sans fil capables de lire les ondes cérébrales. Plus récemment, Neuralink a annoncé avoir levé 43 millions de dollars supplémentaires, dirigés par le Founders Fund de Peter Thiel.
En juin, la société était évaluée à environ 5 milliards de dollars, avec un chiffre d’affaires annuel estimé de 115,7 millions de dollars. En novembre 2023, des législateurs américains ont demandé à la SEC d’enquêter sur Neuralink pour omission de détails concernant les décès d’animaux lors des essais. Quant à la date de sortie du puce cérébrale Neuralink, Musk indique qu’elle est encore à plusieurs années.
2. Synchron
Synchron, basée à New‑York, vise à offrir une thérapie de neuromodulation endovasculaire implantable. Au début de cette année, l’entreprise a publié les résultats de son étude évaluant l’efficacité et la faisabilité du Synchron Switch chez des patients atteints de paralysie sévère.
Le dispositif est introduit dans le vaisseau sanguin du cerveau, d’où il transmet les signaux neuronaux sur une longue période sans effets indésirables. Synchron est soutenue par Bezos et Gates et a levé au total 135,7 millions de dollars, selon CB Insights. L’entreprise aurait un chiffre d’affaires annuel estimé à 37,3 millions de dollars.
3. Blackrock Neurotech
Cette société privée est connue pour ses solutions de neurotechnologie, y compris les systèmes BCI. L’an dernier, Blackrock Neurotech a annoncé un record de 30 000 jours de recherche BCI en patients hospitalisés, ce qui, selon son co‑fondateur et président Florian Solzbacher, signifie « la technologie est prête à sortir du laboratoire et à entrer dans les foyers des patients ».
Elle a sécurisé 10 millions de dollars de financement, attirant des investisseurs de haut niveau comme Christian Angermayer’s re.Mind Capital, Peter Thiel, Tim Sievers et le University Venture Fund II de Sorenson Impact en 2021.
4. BrainGate
Le consortium de recherche BrainGate a créé un implant cérébral contenant un groupe de 100 électrodes pointues, implantées chirurgicalement dans le cerveau. Son système BCI est conçu pour permettre aux personnes paralysées de contrôler des membres robotiques ou des ordinateurs par la pensée. L’objectif ultime de BrainGate est de restaurer la mobilité, la communication et l’indépendance des personnes atteintes de tétraplégie.
5. Precision Neuroscience
En juin, Precision Neuroscience, fondée par le co‑fondateur de Neuralink, a mené sa première étude clinique pour cartographier les signaux cérébraux humains. Leur système BCI phare est le Layer 7 Cortical Interface, une matrice d’électrodes plus fine qu’un cheveu humain.
Plus tôt cette année, l’entreprise, qui vise à construire des implants BCI minimalement invasifs grâce à une technique de micro‑fente crânienne, a levé 41 millions de dollars, portant son financement total à 53 millions de dollars en moins de deux ans.
6. Kernel
Fondée par Bryan Johnson, la technologie BCI non invasive de l’entreprise s’appelle « Kernel Flow », qui surveille l’activité cérébrale à l’aide de la spectroscopie fonctionnelle proche infrarouge en domaine temporel (TD‑fNIRS).
Selon son site, Kernel Flow est un casque neuro‑imagerie portable et multimodal qui ne prend que quelques minutes à installer. Le casque combine une imagerie hémodynamique optique haute résolution avec des mesures EEG pour fournir des données multimodales offrant des aperçus complets.
7. Neurable
Cette société fournit des systèmes BCI pour des applications cliniques ainsi que pour le jeu vidéo. Sa technologie BCI non invasive, basée sur l’EEG, vise à améliorer l’interaction homme‑machine dans les environnements de réalité augmentée et de réalité virtuelle.
#8. Ctrl-labs
Développeur de technologie d’interface neuronale non invasive, la startup a été acquise par Meta de Mark Zuckerberg (anciennement Facebook) dans une transaction estimée à 1 milliard de dollars. En 2018, l’entreprise a lancé son brassard à électrodes pour BCI. L’objectif de Meta est finalement de permettre aux personnes de contrôler claviers et autres dispositifs uniquement par la pensée.
Perspectives futures et défis
Les implants cérébraux IA sont apparus comme un outil puissant en neurosciences, avec le potentiel de transformer notre compréhension du cerveau ainsi que de révolutionner les traitements. Bien que la technologie connaisse déjà un grand succès dans la restauration de fonctions perdues, ses implications sont bien plus vastes.
Des chercheurs financés par l’armée américaine développent des systèmes pour capter les signaux cérébraux et activer de façon autonome les voies neuronales comme traitement des troubles de santé mentale. Les essais préliminaires d’implants « boucle fermée » ont débuté en 2017 et ont détecté des schémas liés aux troubles de l’humeur, puis ont stimulé le cerveau pour le ramener à un état sain sans l’intervention d’un médecin.
En plus de restaurer les fonctions sensorielles, les puces cérébrales aident au contrôle des membres prothétiques et au traitement des activités cérébrales anormales. De plus, le neurofeedback en temps réel permet aux individus de mieux contrôler leurs états mentaux et de réguler activement leurs émotions et comportements. Les chercheurs ont également commencé à explorer la possibilité d’une communication cerveau‑à‑cerveau pour permettre des échanges d’informations directs et fluides.
Une autre façon dont les puces IA peuvent réellement changer le paysage est en améliorant les capacités cognitives. La technologie peut être utilisée pour augmenter le fonctionnement cérébral même chez les personnes qui n’ont aucun besoin thérapeutique. En s’interfaçant directement avec et en stimulant des régions cérébrales spécifiques, ces puces IA pourraient potentiellement augmenter la concentration, la mémoire et les capacités d’apprentissage.
Bien que ces puces offrent de nouvelles voies pour l’augmentation humaine, il est essentiel d’aborder les considérations éthiques liées à l’accessibilité et à la confidentialité.
Selon le sondage du Pew Research Center 2022, 78 % des Américains déclarent ne pas vouloir d’implant de puce informatique, seulement 20 % étant intéressés. Ce chiffre n’a guère changé depuis cinq ans, lorsque les deux tiers des Américains déclaraient ne pas vouloir d’une puce pour une « capacité beaucoup améliorée de concentration et de traitement de l’information ». Mais si l’usage des puces cérébrales IA se généralise, six Américains sur dix pensent que la plupart des gens se sentiraient poussés à se faire implanter, selon le nouveau sondage.
En ce qui concerne les problèmes potentiels liés aux implants de puces informatiques, 52 % évoquent le risque de piratage d’informations personnelles, tandis que les modifications indésirables du cerveau et les dysfonctionnements de la puce figurent parmi les problèmes majeurs. En reconnaissant ces risques, 83 % des Américains souhaitent que ces implants soient testés selon des normes plus strictes que celles appliquées aux dispositifs médicaux.
Cela montre la nécessité de trouver le bon équilibre pour libérer le potentiel remarquable des puces cérébrales IA tout en protégeant la santé, la sécurité et les valeurs fondamentales des individus et de la société dans son ensemble.
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Conclusion
La technologie d’interface cerveau‑ordinateur assistée par l’IA d’apprentissage linguistique aide à traiter les données cérébrales à des vitesses étonnantes, rendant possible pour les personnes handicapées de parler et de bouger enfin. Même les implants de lecture de pensée se rapprochent désormais de la réalité.
Bien que la technologie recèle un potentiel immense, les risques éthiques, de confidentialité et de sécurité des puces IA chez l’humain exigent une réflexion soigneuse. Les entreprises doivent appliquer des tests rigoureux, offrir une transparence totale et assurer une surveillance continue tout en respectant les directives éthiques afin de exploiter le véritable potentiel de cette technologie.
Dans l’ensemble, les applications potentielles des puces cérébrales alimentées par l’IA sont vastes, et leurs implications sont profondes.
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