IBM a recréé des circuits cérébraux sur une puce. La puce essaie de traiter les informations comme le font les animaux.
IBM a recréé des circuits cérébraux sur une puce. Il peut être utilisé pour la surveillance dans des caméras, où il peut voir, par exemple, des camions ou des cyclistes dans des images de film continu. La puce, qui selon IBM rivalise avec la complexité d'un cerveau de souris, essaie de traiter l'information comme le font les animaux. En traitement d'image, la puce ne consomme que 63 milliwatts, soit 200 000 fois moins qu'un processeur Intel. Il a un prix de 100 millions de dollars.
Il a fallu environ cinq ans à IBM et HRL Labs, l'ancien centre de recherche du constructeur aéronautique Hughes, pour construire la puce en utilisant les techniques de semi-conducteurs existantes. IBM avait déclaré à l'agence de défense américaine DARPA que la technologie serait aussi complexe que le cortex cérébral d'un chat, mais pour l'instant les ingénieurs sont coincés avec cinq milliards de transistors :assez pour le million de cellules corticales d'une souris, mais cent fois moins que ça d'une souris.chat.
Les circuits avec cinq milliards de transistors ne sont pas rares dans l'industrie actuelle des semi-conducteurs. Une puce Intel à la pointe de la technologie a à peu près le même nombre. La miniaturisation de la puce n'est donc pas forcément nouvelle, mais l'architecture l'est d'autant plus. Une puce Intel utilise toujours la conception du mathématicien hongrois John von Neumann, qui a élaboré les plans du tout premier ordinateur électronique peu après la Seconde Guerre mondiale. Ce schéma comprenait un processeur, une mémoire séparée et des périphériques d'entrée-sortie, tels qu'un clavier et une imprimante. Le processeur fonctionnait avec une précision mathématique et parcourait en continu une rangée d'instructions via une horloge, la position de chaque transistor étant déterminée séparément. Les progrès que les ordinateurs ont réalisés depuis Von Neumann sont principalement dus au nombre croissant de transistors sur une seule puce et à une vitesse d'horloge nettement plus élevée.
Point délicat :la synapse
Les Américains ont soigneusement étudié les cellules nerveuses du cortex cérébral des souris et des macaques. Sur cette base, ils ont conçu un circuit, un soi-disant réseau de neurones à pointes, dont les composants ne deviennent actifs que lorsque l'entrée dépasse une certaine limite critique - tout comme avec les cellules du cerveau. IBM et HRL Labs ont réussi à connecter un million de composants actifs, les nerfs, en 256 millions de points, les synapses. Toutes ces synapses peuvent être programmées séparément. Cela concerne, par exemple, leur force ou la vitesse du signal.
Les théoriciens savent depuis un certain temps que ces réseaux de pointe effectuent des tâches intelligentes avec moins d'énergie que les ordinateurs ordinaires. Des exemples en sont la reconnaissance d'objets sur les images de la caméra, la détection de mouvement ou le contrôle des mouvements. La puce de surveillance par caméra d'IBM montre que le principe fonctionne bien, même s'il faut pas moins d'un million de "nerfs" pour analyser une image tricolore de 400 par 240 pixels.
Cette image prise avec une caméra thermique montre que la "puce cérébrale" (gauche ) consomme moins qu'une puce traditionnelle.
La question clé est maintenant de savoir avec quelle efficacité ces réseaux de pointes peuvent effectuer des tâches dans un environnement naturel. "En fait, nous n'avons pas la moindre idée", a déclaré Dharmendra Modha d'IBM, "à quel point notre puce cérébrale peut finalement imiter l'esprit des animaux." Les Américains soupçonnent que l'intelligence fonctionne mieux en dehors du laboratoire, car un environnement naturel montre toujours une complexité infinie. qu'une machine de von Neumann est difficile à résoudre. Un point délicat dans l'imitation d'un cerveau est la synapse, l'endroit où deux cellules nerveuses se touchent. "La synapse est une jungle impénétrable dans laquelle les chercheurs se perdent les uns après les autres", écrivait il y a cent ans son découvreur, Ramón Cajal, après une longue carrière de recherche. Les pompes ioniques, l'éclatement des cloques avec des produits chimiques, les variations constantes de tension et les couplages d'élastine ultra-minces dont la résistance électrique ne peut être déterminée ont occupé les scientifiques pendant un siècle.
'Fraude scientifique'
IBM est convaincu qu'un modèle simple suffira. En Californie, la société a construit un mur d'écrans LCD 16HD qui montre en nuances de gris comment les motifs se déplacent à travers un réseau d'un quart de million de cellules cérébrales. En fait, IBM affirme avoir été le premier à détecter des ondes alpha dans le modèle de cortex du chat, sur le supercalculateur Blue Gene du Lawrence Livermore National Laboratory.
Henry Markram, directeur du projet européen concurrent sur le cerveau humain, a alors publiquement accusé IBM de « tricherie ». "C'est un méga coup de pub", a déclaré Markram. « Un exemple clair de la façon dont le public est trompé scientifiquement. La complexité ne se rapproche même pas d'une fourmi. Ils représentent des événements synaptiques beaucoup trop simplement. Il existe au moins six types de synapses différents. Vous avez besoin de dizaines de milliers d'équations pour simuler une synapse. Les synapses qu'ils utilisent sont des millions de fois plus simples que celles d'un vrai cerveau de chat."
Le projet européen, qui porte sur plus d'un milliard d'euros, ne devrait aboutir à la première « puce cérébrale » que dans dix ans. Cependant, Markram lui-même est actuellement sous le feu des critiques :un groupe de neurologues européens se plaint que Markram n'ait pas apporté son expertise sur un aspect particulier de la synapse dans le projet. Cela rend impossible une simulation fiable, selon les neurologues.
