Un neurone artificiel « polyvalent » vient d’être inventé : l’impact potentiel dépasse largement les laboratoires

Les ordinateurs classiques ne sont pas particulièrement efficaces lorsqu'il s'agit d'intelligence artificielle. Les chatbots nécessitent de grandes quantités d'énergie pour répondre aux questions, bien plus qu'un cerveau humain. Cela a inspiré une nouvelle branche de l'informatique : l'informatique neuromorphique.

Cette approche utilise des neurones artificiels pour simuler le fonctionnement d'un cerveau. Toutefois, ils sont limités car chacun ne peut remplir qu'un seul rôle très spécifique. Il est donc nécessaire d'en combiner des milliers pour reproduire les fonctions cérébrales les plus simples. Cela rend les puces neuromorphiques beaucoup moins performantes qu'elles ne pourraient l'être, augmentant le coût et la consommation d'énergie. Afin de remédier à ce problème, des chercheurs de l’université de Loughborough en Angleterre viennent de mettre au point un nouveau type de neurone artificiel qu'ils ont baptisé « transneurone ».

La même unité peut agir comme différents neurones

Dans un article publié dans Nature Communications, ils décrivent comment le transneurone peut imiter le rôle de différentes cellules cérébrales en lien avec la vision, la planification et le mouvement. Fabriqué à base de memristors à diffusion, il prend la forme d'une petite puce électronique qui produit des impulsions comme les neurones biologiques.

Les chercheurs ont testé le transneurone en lui fournissant un signal électrique et en comparant les impulsions produites avec les impulsions électriques de vrais neurones enregistrés depuis des cerveaux de macaques. Ils ont étudié trois zones cérébrales impliquées dans le traitement d'informations visuelles, la gestion des mouvements et la préparation des actions, chacune produisant une série d'impulsions différentes. Le transneurone a pu les imiter avec un taux de réussite variant de 70 à 100 %. 

« En ajustant les paramètres des circuits électriques de nos appareils, par exemple en modifiant la tension, nous pouvons faire en sorte qu'une même unité agisse comme différents neurones cérébraux. Nous savons également que nos neurones artificiels réagissent bien aux changements environnementaux, tels que la pression et la température, ce qui pourrait être utilisé pour créer des systèmes sensoriels artificiels », a expliqué Alexander Balanov, l'un des auteurs de l'étude.

Des puces contenant des transneurones, avec en fond l’appareil permettant de mesurer les réponses aux signaux électriques. © Université de Loughborough

Créer un cerveau sur une puce

Le transneurone n'a pas simplement imité le comportement des neurones, il permet également d'effectuer des calculs de la même manière. Sa réponse varie selon les signaux électriques reçus, et lorsqu'il reçoit deux signaux, il répond différemment selon qu'ils arrivent ensemble ou séparément. Cela signifie qu'il est capable de différencier entre deux signaux, ce qui nécessite habituellement d'associer plusieurs neurones artificiels.

La prochaine étape consistera à construire un « cortex sur une puce » en créant des réseaux de transneurones. Les chercheurs pensent qu'il pourrait servir de base pour un système nerveux artificiel, permettant aux robots de percevoir le monde et s'y adapter comme un organisme vivant. Il permettrait aussi aux robots d'apprendre en continu, tout en utilisant moins d'énergie, de temps et de données. Enfin, ils estiment qu'un tel système pourrait également aider à en apprendre plus sur le cerveau humain. Il pourrait même communiquer directement avec le cerveau, voire remplacer certaines parties.