Des mesures significatives vers l’intelligence organoïde sont prises

Intelligence artificielle (AI) est devenu un terme familier dans le monde technologique actuel, façonnant de nombreux aspects de notre quotidien. Cependant, une nouvelle frontière émerge dans le domaine scientifique : l'intelligence organoïde (OI). Bien que moins reconnue que l'IA, elle recèle un potentiel remarquable. Mais qu'est-ce que l'intelligence organoïde exactement, et pourquoi suscite-t-elle autant l'intérêt des milieux scientifiques ?

Quand vous vous déconnectez, votre profil  Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) définit l’Intelligence Organoïde comme un « effort collectif visant à promouvoir l’utilisation d’organoïdes cérébraux – de minuscules masses sphériques de tissu cérébral cultivées à partir de cellules souches – à des fins informatiques, de recherche sur les médicaments et comme modèle pour étudier à petite échelle comment un cerveau complet peut fonctionner. »

L'organisation souligne également deux recherches révolutionnaires qui ont rendu possible le développement des organoïdes. Nous y reviendrons plus tard. Mais avant cela, nous allons approfondir la compréhension du point de vue de la communauté scientifique sur le potentiel de l'intelligence organoïde. 

Une équipe de chercheurs concernée estime que les systèmes de bioinformatique basés sur l’OI permettront une prise de décision plus rapide. Cela aidera à apprendre en continu pendant les tâches et à introduire une plus grande efficacité énergétique et de données dans le processus. Cela aiderait également à comprendre la physiopathologie derrière les maladies développementales et dégénératives gravement dommageables telles que la démence. Naturellement, cela facilitera également le traitement de ces maladies en identifiant de nouvelles approches thérapeutiques. 

Compte tenu de l’immense capacité de l’OI à faire le bien, de multiples intelligences significatives vers l’intelligence organoïde (OI) sont utilisées. Nous les examinerons dans les prochains segments. Mais nous commencerons par les deux recherches révolutionnaires sur le développement des organoïdes que nous avons déjà mentionnées. 

Organoïdes induits par des cellules souches pluripotentes

Les organoïdes dérivés de l'IPSC ont fait l'objet de discussions lors de l'épidémie de COVID-19. Un document de recherche scientifique a répertorié des détails sur les organoïdes des voies respiratoires, les organoïdes cérébraux, les organoïdes intestinaux, les organoïdes du foie, les organoïdes des vaisseaux sanguins, les organoïdes des reins, les organoïdes de l'oreille interne, etc. Compte tenu de cette variété, notre discussion se limitera maintenant à se concentrer spécifiquement sur la partie organoïdes du cerveau.

Le document énumère trois points cruciaux : 

• Pour la première fois, les scientifiques ont développé des organoïdes cérébraux en utilisant la différenciation spontanée des corps embryoïdes (EB).
• Les premiers organoïdes cérébraux étaient très hétérogènes. 
• L’hétérogénéité a conduit les chercheurs à développer des organoïdes cérébraux spécifiques à une région en influençant des voies de signalisation spécifiques. 

Une autre recherche qui a contribué au développement des organoïdes concernait les techniques de culture cellulaire en 3D. 

Culture cellulaire 3D

La motivation derrière le développement de techniques de culture cellulaire 3D découle des insuffisances observées dans la culture de cellules en deux dimensions. Les pratiques et méthodes de culture cellulaire bidimensionnelle ne parviennent pas à reproduire l’anatomie ou la physiologie des tissus pour une étude informative ou utile.

Les techniques de culture cellulaire 3D, en revanche, sont plus proches de la physiologie animale et humaine. Et à mesure qu’ils deviendront plus matures, ils contribueront à concevoir et à développer des co-cultures. Ces techniques pourraient s’avérer utiles pour concevoir des tissus destinés à une administration clinique et développer des modèles pour le dépistage de médicaments.

Ces avancées dans la culture cellulaire 3D sont également essentielles à la recherche sur les organoïdes dérivés des IPSC et sur l'intelligence organoïde. Les IPSC, par exemple, peuvent se développer en n'importe quelle cellule présente dans le corps d'un animal. 

Les techniques de culture 3D et les méthodes d'échafaudage 3D, en particulier, aident les biologistes à cultiver des tissus neuronaux dérivés d'IPSC verticalement et horizontalement, ouvrant la voie au développement des réseaux interneuronaux observés dans le cerveau d'un animal.

La réplication de ce réseau complexe permet d’approfondir l’intelligence organoïde et de développer des méthodes plus sophistiquées.

Calcul du réservoir organoïde cérébral pour l’IA

Des recherches publiées dans la revue Electronique Nature souligne les réalisations enregistrées dans le matériel informatique inspiré du cerveau qui émule la structure et les principes de fonctionnement du cerveau. Les chercheurs estiment que ce développement pourrait permettre de remédier aux limites actuelles de l’IA. 

La recherche, en particulier, rapporte une approche matérielle d’IA qui exploite le calcul adaptatif du réservoir des réseaux neuronaux biologiques dans un organoïde cérébral. L’approche s’appelle Brainoware. Il consiste à effectuer des calculs en envoyant et en recevant des informations de l'organoïde cérébral via un réseau multiélectrodes haute densité. 

Synthèse de semi-conducteurs organiques : ouvrir de nouveaux horizons pour les appareils électroniques ultra-efficaces

A équipe de chercheurs Le département de chimie de l'UNIST a ouvert la voie à de nouvelles opportunités d'innovation et permis une avancée majeure dans la synthèse des semi-conducteurs organiques. Les chercheurs ont présenté la synthèse et la caractérisation d'un dérivé d'anthracène B2N2 avec une unité BNBN formée par conversion de l'unité BOBN au niveau du bord en zigzag. Ces résultats devraient contribuer au développement d'acènes plus grands avec plusieurs unités BN, qui auront de nombreuses applications en électronique organique. 

Selon Songhua Jeong, le premier auteur de cette étude :

"Notre étude sur l'anthracène, un type d'acène largement reconnu comme semi-conducteur organique, a jeté les bases des progrès futurs dans ce domaine." 

M. Jeong a ajouté : 

"La liaison BN continue synthétisée grâce à cette recherche présente un grand potentiel pour des applications dans les semi-conducteurs organiques."

Alors que diverses recherches ouvrent la voie à la prospérité de l’intelligence organoïde, les experts dans ce domaine affirment que l’intelligence organoïde pourrait devenir suffisamment puissante pour alimenter nos ordinateurs à l’avenir. 

Un avenir ne semble plus irréaliste, dans lequel les cellules cérébrales cultivées en laboratoire stockeraient et récupéreraient de grandes quantités de données avec une demande d’énergie moindre. Avec une mise à l’échelle ultérieure, ces solutions pourraient même développer une conscience leur permettant de penser ou de ressentir par elles-mêmes. 

Intelligence organoïde : ateliers et financement

Divers efforts sont en cours pour débattre davantage du potentiel de l’intelligence organoïde. 

Entre le 22 et le 24 février 2022, l'Université John Hopkins a organisé la première Atelier Intelligence Organoïde. L’objectif était de former une communauté OI et de poser les bases de l’établissement de l’OI en tant que nouvelle discipline scientifique. La motivation derrière l'atelier est venue de la conviction que l'OI pourrait radicalement modifier l'informatique, la recherche neurologique et le développement de médicaments. 

Une validation supplémentaire du potentiel de l'OI a eu lieu lorsque la Direction de l'ingénierie de la National Science Foundation des États-Unis a planifié un nouveau domaine pour le programme Emerging Frontiers in Research and Innovation (EFRI) au cours de l'exercice 2024, et il a été appelé « Ingénierie de l'intelligence organoïde. 

La NSF est connue pour soutenir la recherche en sciences et en ingénierie et les personnes qui y sont liées en fournissant des installations, des instruments et des financements. La NSF disposait d'un budget de 9.5 milliards de dollars pour l'exercice 2023. Ces fonds parviennent aux cinquante États américains grâce à des subventions accordées à près de 2,000 XNUMX collèges, universités et institutions. 

Le thème « Ingénierie de l'intelligence organoïde » vise à soutenir la recherche fondamentale sur le développement de bio-ordinateurs artificiels à partir d'organoïdes cérébraux. La NSF estimait que les cultures d'organoïdes seraient bientôt dotées d'interfaces électroniques permettant de transmettre des données d'entrée et d'exportation vers des systèmes numériques externes.  

Outre les universités, les instituts de recherche et les ministères, de nombreuses entreprises ont pris fait et cause pour faire progresser l’intelligence organoïde. Nous allons maintenant examiner certaines de ces entreprises et leurs efforts. 

# 1. Étincelle finale

Fondée par Martin Kutter et Fred Jordan en 2014 et basée en Suisse, Final Spark milite pour des processeurs de puces biologiques qui consomment beaucoup moins d'énergie. 

Comme le prétend la startup, elle a testé 10 millions de neurones déjà dans ses efforts pour construire des machines pensantes à partir de neurones humains vivants dérivés de la peau. 

La startup exploite des techniques sophistiquées de culture cellulaire pour présenter la capacité informatique autonome nécessaire à la création du futur. AI . 

# 2. Biologique et NVIDIA

Technologies Biologiques, une société basée à Cambridge, au Royaume-Uni, est connue pour ses bioordinateurs, qu'elle définit comme une « plate-forme de biotraitement automatisée, programmable et reconfigurable pour de multiples applications biologiques ». 

L'architecture matérielle brevetée de la solution comporte quatre modules principaux : 

• Le noyau de routage avancé aide à transporter les liquides et les biogaz à travers le système. 
• Le bloc d'entrée et de sortie permet de contrôler le chargement des matières premières et la sortie du bioproduit final. 
• Le modèle BPU participe aux activités de biotraitement telles que la croissance cellulaire, la transcription in vitro, etc. 
• Enfin, le module central du capteur facilite la surveillance en temps réel de l’environnement des bioprocédés. 

Le mars 13, 2023, BiologiC Technologies rejoint NVIDIA Inception, un programme qui aidera BiologiC à intégrer l'informatique de pointe et l'IA à ses bio-ordinateurs. Cette intégration permettra à terme aux bio-ordinateurs de BiologiC d'apporter des améliorations révolutionnaires à ses installations de traitement biologique et de réduire la menace des maladies de manière durable, accessible et abordable. 

Selon les informations disponibles, Les entreprises CPI investissent dans BiologiC. CPI investit dans la technologie profonde à fort potentiel pour permettre aux entreprises de se développer rapidement, jouant le double rôle d'investisseur et de fournisseur de support technique. 

Selon Frank Millar, directeur général de CPI : 

Forts d'une étroite collaboration de longue date, nous sommes impressionnés par la rapidité d'exécution et l'attrait commercial de BiologIC. Nous voyons de solides avantages dans le système de bio-informatique de BiologIC et sa capacité à accroître la productivité des bioprocédés par rapport à la concurrence du secteur.

En novembre, 21, 2023, NVIDIA a déclaré son chiffre d'affaires pour le troisième trimestre clos le 29 octobre 2023, de 18.12 milliards de dollars, en hausse de 206 % par rapport à il y a un an et de 34 % par rapport au trimestre précédent.

# 3. BioCarte et MBUZAI: Efforts conjoints pour créer un laboratoire de bioinformatique 

Le 14 mars 2023, BioMap a frappé un collaboration stratégique avec l'Université d'intelligence artificielle Mohamed bin Zayed (MBZUAI) pour introduire le premier laboratoire de recherche sur l'innovation en bioinformatique au Moyen-Orient et répondre aux besoins des scénarios des sciences de la vie dans la région. 

La coopération explorerait le modèle de bio-informatique intermodal de BioMap, xTrimo (Cross-model Transformer Representation of Interactome and Multi-Omics), pour réaliser des modèles de sciences de la vie à grande échelle dans la génération de protéines, la prédiction de la structure des protéines, la prédiction de la fonction cellulaire et d'autres tâches des sciences de la vie. 

L'accent sera mis sur la réalisation de percées dans le domaine des protéines générées par l'IA (AIGP) pour répondre aux besoins du Moyen-Orient en matière de santé médicale, de conception de médicaments, d'énergie et de protection de l'environnement.

Outre la conception de protéines, les capacités de BioMap contribueront également à obtenir de solides capacités de caractérisation cellulaire, une modélisation précise des cellules immunitaires dès la première fois, et bien plus encore. 

Co-fondé par Robin Li, PDG de Baidu, BioMap aide à combiner la meilleure IA et biotech capacités pour lutter contre les problèmes les plus cruciaux de l’industrie des sciences de la vie, tels que la découverte de cibles, la conception de médicaments de novo et l’optimisation des enzymes.

La startup chinoise d'informatique biologique a levé plus de 100 millions de dollars en financement de série A, selon des rapports publiés en août 2021. Le tour de table a été mené par CGV Capital. Parmi les autres investisseurs figuraient Baidu, Legend Capital, Bluerun Ventures et Xianghe Capital.

Vers quelle direction OI se dirige-t-il ?

L'intelligence artificielle a incontestablement captivé l'imagination de la communauté scientifique. Les entreprises et les esprits les plus sophistiqués investissent également des ressources dans ce domaine. L'avenir de l'intelligence artificielle dépendra toutefois de quelques aspects cruciaux liés à son développement. 

Le succès de l’OI en tant qu’innovation technologique révolutionnaire dépendra de sa rapidité, de son efficacité et de sa puissance par rapport à l’informatique et à l’IA basées sur le silicium. De plus, des normes améliorées en matière de vitesse, d’efficacité et de puissance devraient entraîner une demande d’énergie moindre pour la rendre plus attrayante et plus rentable. 

À l’avenir, l’OI doit devenir véritablement multidisciplinaire, car il s’agit d’un exercice très complexe et complexe permettant de transformer les organoïdes cérébraux actuels en structures 3D durables. Ces structures seront remplies de cellules et de gènes qui aideront les humains à apprendre des choses nouvelles et complexes. 

De plus, concevoir les bioordinateurs idéaux nécessiterait de connecter ces organoïdes à des dispositifs d’entrée et de sortie de pointe, notamment électroniques équipés de systèmes d’IA et d’apprentissage automatique haut de gamme. 

Les chercheurs dans le domaine estiment qu’il existe un grand besoin de modèles, d’algorithmes et de technologies d’interface nouveaux et sophistiqués pour établir une communication efficace et significative avec ces organoïdes cérébraux. Pour obtenir le meilleur résultat possible, les créateurs doivent savoir comment ils apprennent, calculent, traitent et stockent les données. 

La portée des données, comme cela est déjà évident, sera massive et immense en volume. 

Dans l’intervalle, la recherche sur l’IO contribuera également à améliorer notre compréhension du fonctionnement du cerveau et de son réseau neurologique profond et complexe. Ces connaissances permettront de mieux traiter les patients souffrant de maladies neurologiques.

Enfin, reproduire les capacités du cerveau humain en laboratoire pourrait devenir une prouesse aux conséquences considérables. Le risque d'utilisation abusive pourrait être considérable. Par conséquent, la communauté scientifique doit veiller, dès le départ, à ce que la recherche et le développement autour de l'intelligence artificielle restent très attentifs aux systèmes éthiques de notre société. Ce cadre éthique devrait constituer un véritable paradigme pour l'essor futur de l'intelligence artificielle. 

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