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Cybernétique : Le pouvoir de la force existe


Lu sur le web
Jeudi 27 Juin 2013 - 15:36

Bouger des objets par la force de la pensée, c'est possible grâce aux interfaces cerveau-machine.


- Exhibition à Hanovre, en avril 2012. REUTERS/Morris Mac Matzen -
- Exhibition à Hanovre, en avril 2012. REUTERS/Morris Mac Matzen -
Derrière la porte verrouillée d'une pièce aux murs blancs, au sous-sol d'un centre de recherches de Tempe, Arizona, un singe impassible est assis sur une chaise, les yeux rivés sur l'écran d'un ordinateur. De sa tête dépasse un entremêlement de câbles, de sa bouche un tube de cuivre. Devant ses yeux, sur un écran noir, une boule verte s'agite et vient frôler le coin d'un cube. Le singe est en train de la déplacer par la force de sa pensée.
 
Le singe, un macaque rhésus baptisé Oscar, a des électrodes implantées dans son cortex moteur. Elles détectent les impulsions électriques, signes d'activité cérébrale, et les traduisent en mouvement de la balle sur l'écran. En réalité, l'ordinateur ne lit pas vraiment les pensées d'Oscar –son cerveau fait le gros du boulot, en s'adaptant par essais et erreurs à cette tâche délicate qui consiste à communiquer précisément ses intentions à la machine. (Dès qu'Oscar réussit à contrôler la boule comme on lui demande, le tube dans sa bouche lui envoie une gorgée de Crystal Light, sa boisson préférée). Techniquement, il ne s'agit pas non plus de télékinésie, même si le processus pourrait paraître un tantinet paranormal. Non, il s'agit d'une «interface cerveau-machine» (ICM). Un dispositif qui représente sans doute le futur des relations entre humains et ordinateurs.
 
Le laboratoire de Stephen Helms Tillery, au sein de l'université de l’Etat d'Arizona, fait partie de ces structures, de plus en plus nombreuses, où des chercheurs se livrent une concurrence acharnée pour sonder un époustouflant potentiel, celui des ICM et d'une technologie connexe, la neuroprosthétique. Un secteur qui promet des avancées plus que séduisantes: rendre la vue à des aveugles, aider des paralysés à marcher à nouveau ou encore permettre à des individus souffrant d'un locked-in syndrome de communiquer avec le monde extérieur. Ces dernières années, ses progrès ont été si rapides et spectaculaires qu'il ne semble pas passer une semaine sans que la presse ne fasse l'écho d'une nouvelles percée en la matière.
 
Du médical à l'amélioration de nos aptitudes
 
En 2008, à l'université Duke, un singe du nom d'Idoya avait marché sur un tapis de course, impulsant un mouvement similaire de la part d'un robot au Japon. Miguel Nicolelis avait ensuite éteint le tapis du singe –et les jambes robotiques avaient continué à marcher, contrôlées par le cerveau d'Idoya. En décembre 2012, dans le laboratoire d'Andrew Schwartz de l'université de Pittsburgh, Jan Scheuermann, une femme tétraplégique, avait appris à porter un bout de chocolat à sa bouche en manipulant mentalement un bras robotique. Et en février, l'équipe de Nicolelis mettait au point ce qui s'annonce comme la première interface cerveau-cerveau, en permettant à un rat en Caroline du Nord de prendre une décision fondée sur des données sensorielles transmises, via Internet, par le cerveau d'un rat au Brésil.
 
Pour l'instant, il n'a été question que d'applications médicales –la restauration de fonctions humaines normales chez des personnes handicapées. Mais il n'est pas très difficile d'imaginer qu'un jour ces mêmes technologies servent à améliorer nos aptitudes. Si vous pouvez concevoir des jambes robotiques capables de marcher par la force de votre pensée, rien ne vous interdit de les faire courir plus vite que le meilleur des sprinters. Si vous pouvez contrôler un bras robotique, vous pouvez contrôler une grue robotique. Et si vous pouvez jouer à un jeu avec votre esprit, alors vous pouvez, du moins théoriquement, piloter un drone avec votre esprit. 
 
Vu la fertilité de ce secteur, il est très tentant, mais aussi quelque peu effrayant, de croire à l'imminence de ces innovations. Et de fait, Nicolelis –le scientifique et chouchou des médias responsable de l'expérience de «télépathie murine»– a dans l'idée une combinaison robotique qui pourrait permettre à un adolescent paralysé de donner le coup d'envoi de la Coupe du monde 2014. Pour autant, il se pourrait bien que le facteur à l'origine de l'explosion de la neuroprosthétique, à savoir la complexité quasi insondable du cerveau humain, provoque un certain ralentissement de son expansion.
 
Des Robots d'Asimov en passant par Skynet de Terminator, la tendance avait plutôt été d'imaginer les machines du futur guidées par de l'intelligence artificielle –nos robots allaient acquérir une pensée autonome. Ces dernières décennies, les progrès en IA ont été énormes, et nous pourrions même être à l'aube d'une ère d'«objets intelligents», capables d'apprendre, de s'adapter à, et même de façonner nos habitudes et nos préférences.
 
Nous avons désormais des avions qui se pilotent tous seuls et, bientôt, des voitures pourraient faire de même. Chez Google, les spécialistes en IA les plus brillants œuvrent actuellement à décupler l'intelligence de nos smartphones, pour qu'ils arrivent à anticiper nos besoins.
 
L'intelligence n'est ni la conscience ni la sensibilité
 
Mais l'intelligence n'est pas la conscience, ni la sensibilité. Si nous pouvons apprendre certains comportements spécifiques à des machines, et même les faire surpasser l'humain dans des circonstances précises, comme une partie de Jeopardy!, nous sommes encore très loin de  concevoir un dispositif capable de passer le test de Turing, la référence en termes d'intelligence humanoïde. Pour certains spécialistes, l'horizon serait même à jamais inaccessible: selon Nicolelis, par exemple, la Singularité de Ray Kurzweil est impossible car l'esprit humain n'est pas informatisable. 
 
En mettant ces questions philosophiques de côté, les machines les plus intelligentes d'entre toutes sont, pour l'instant, celles que les humains peuvent contrôler. Le défi consiste à trouver la meilleure façon de le faire. Des tubes à vide en passant par la ligne de commande DOS, et du Mac à l'iPhone, l'histoire de l'informatique a été celle d'une progression croissante des niveaux d'abstraction. En d'autres termes, nous sommes passés de machines qui nous demandaient de les comprendre et de manipuler leurs structures internes à des machines qui comprennent notre fonctionnement et répondent instantanément à nos ordres. Après les smartphones, la prochaine étape pourrait relever de lunettes intelligentes, capables de déduire nos intentions en voyant ce que nous voyons et en entendant ce que nous entendons.
 
Et l'issue logique de cette progression, ce sont des ordinateurs capables de lire nos pensées, des ordinateurs que nous pourrions contrôler sans la moindre action physique de notre part. Ce qui semble impossible. Après tout, si l'esprit humain est difficilement informatisable, comment un ordinateur pourrait réussir à comprendre ce qui s'y passe?
 
Oui, c'est impossible. Mais en réalité, ce n'est même pas nécessaire –enfin, pas totalement. Ce qui permet aux interfaces cerveau-machine de fonctionner, c'est une propriété extraordinaire du cerveau, la neuroplasticité: la capacité qu'ont les neurones de former de nouvelles connexions en réponse à de nouveaux stimuli. Nos cerveaux sont toujours, constamment, en train de se reconfigurer, c'est ce qui nous permet de nous adapter à notre environnement.
 
La prouesse de Philip Kennedy
 
Ce qui fait que lorsque des chercheurs implantent des électrodes dans une zone du cerveau qu'ils estiment s'activer lors d'un mouvement quelconque, du bras droit par exemple, il n'est pas fondamental qu'ils sachent à l'avance quels neurones s'activeront, et à quel rythme. Quand le sujet –rat ou singe– essayera de bouger le bras robotique, s'il n'y arrive pas du premier coup, il tentera d'autres configurations en termes d'activité cérébrale. Au bout d'un moment, et à force de patience, de récompense et d'apprentissage, le cerveau trouvera la solution qui permettra aux électrodes de faire bouger le bras.
 
Ce principe se cache derrière les progrès extraordinaires des interfaces cerveau-machine et de la neuroprosthétique. Des chercheurs ont commencé à vouloir lire des signaux directement dans le cerveau dès les années 1970, et les tests sur les rats ont débuté dans les années 1990. La première grande prouesse, pour les humains, est intervenue en 1997, en Géorgie, quand un scientifique du nom de Philip Kennedy utilisa des implants cérébraux pour aider un patient atteint de locked-in syndrome, Johnny Ray, à épeler des mots grâce à un curseur manipulé par sa pensée. (Il lui fallut six mois d'un épuisant apprentissage pour réussir à maîtriser le dispositif). En 2008, quand Nicolelis réussit, avec son singe de Duke, à faire courir des jambes robotiques sur un tapis de course au Japon, les exosquelettes pour humains contrôlés par la pensée semblaient à une ou deux encablures. L'an prochain, lors de la Coupe du monde, s'il réussit à faire shooter son jeune paralysé dans un ballon, l'avènement imminent de la révolution cyborg pourra sans doute être officiellement annoncé.
 
Schwartz, le chercheur de Pittsburgh qui a aidé en décembre 2012Jan Scheuermann à manger du chocolat, ne cache pas son optimisme. Selon lui, la neuroprosthétique permettra un jour aux personnes paralysées de regagner une certaine mobilité. Mais il explique aussi que le contrôle total d'un exosquelette requerra des techniques bien plus sophistiquées, afin d'extraire du cerveau humain des informations bien plus nuancées.
 
Faire que des jambes robotiques marchent, c'est une chose. Mais que des jambes robotiques fassent tout ce que les membres humains peuvent faire, c'est un projet autrement plus complexe.
 
«Réussir à garder son équilibre, debout sur ses deux pieds, c'est un problème très difficile, mais qui peut être résolu par la robotique, sans l'entremise d'un cerveau. En revanche, si vous devez vous mouvoir avec élégance et adresse, en contournant ou en enjambant des obstacles, et en sachant si le sol est glissant ou non –là, vous aurez besoin d'un cerveau. Quand vous voyez quelqu'un shooter dans un ballon, la question fondamentale à se poser c'est “D'accord, et si je bougeais le ballon de dix centimètres vers la droite?”.»
 
Croire que de simples électrodes pourraient détecter des éléments aussi complexes que la mémoire ou la cognition, qui impliquent l'activation de milliards de neurones et selon des structures que les scientifiques peinent à comprendre, c'est une idée assez tirée par les cheveux, ajoute Schwartz.
 
Des casques qui «lisent dans nos pensées»
 
Mais ce n'est pas la seule raison expliquant pourquoi des entreprises comme Apple ou Google ne travaillent pas (ou du moins, ne semblent pas travailler) à des dispositifs capables de lire nos pensées. L'autre, c'est que ces appareils ne sont pas portables. Et un dernier petit détail, c'est qu'ils requièrent de la chirurgie cérébrale.
 
Mais un autre type de technologie de lecture cérébrale fait le bonheur des médias et du marketing, et relève d'un moyen qu'ont les ordinateurs de décrypter les pensées des individus sans avoir à leur percer le crâne. Il s'agit de l'électro-encéphalographie, ou EEG, se présentant sous la forme de casques pressant des électrodes contre le cuir chevelu. En 2010, lors d'une sensationnelle conférence TED, Tan Le, fondatrice d'Emotiv Lifescience, une entreprise commercialisant des casques EEG, avait montré comment son casque EPOC pouvait lui permettre de mouvoir des objets sur un écran d'ordinateur.
 
Pour les sceptiques, ce genre d'appareils ne peut détecter que les signaux électriques cérébraux les plus rudimentaires, le cerveau étant bien protégé par le crâne et le cuir chevelu. Bien souvent, les dispositifs que l'on trouve dans le commerce et qui prétendent pouvoir lire les pensées ne réagissent fondamentalement qu'à des signaux physiques externes, comme la conductivité cutanée ou les tensions du cuir chevelu, voire des muscles des sourcils.
 
Pour Robert Oschler, fana de robotique et développeur d'applications pour casques EEG, les casques les plus sophistiqués, comme l'EPOC d'Emotiv, détectent réellement les ondes cérébrales, en réussissant à filtrer ce genre d'interférences. Mais pour autant, ajoute-t-il, on ne peut pas dire qu'ils devinent nos pensées, même pour les plus avancés et les plus médicaux d'entre eux. Il adore cette comparaison, qu'il attribue à Gerwin Schalk, l'un des pionniers des implants cérébraux. Avec les meilleurs appareils EEG, explique-t-il «c'est comme si vous allez dans un stade avec tout un tas de micros. Vous pouvez entendre les conversations de tous les individus, mais vous pourrez aussi, sans doute, savoir s'ils font la ola». Et avec les casques les plus rudimentaires du marché, «c'est comme être dans une fête, dans le parking du stade, en plein match».
 
Certes, à horizon prévisible, ce n'est pas avec les casques EEG que nous nous transformerons en cyborgs. Mais pour autant, il est faux de croire que nous pouvons prévoir l'évolution des interfaces cerveau-machine. Ne serait-ce qu'en février, une équipe de l'université Brown a dévoilé le prototype d'un implant neural, sans fil et à basse tension, capable de transmettre un signal à un ordinateur via une connexion haut-débit. Soit peut-être une avancée majeure vers une utilisation quotidienne des ICM. Et début mars, des chercheurs de Cornell ont révélé qu'ils étaient capables d'utiliser l'IRMf, mesurant l'activité cérébrale pour savoir à quelle personne, entre quatre, un individu pensait à un moment donné. Aujourd'hui, ce n'est que de façon très rudimentaire que les machines peuvent lire nos pensées. Mais grâce à de telles performances, on pourrait envisager la détection et l'interprétation d'une activité mentale plus abstraite, dans un futur en constante évolution.
 
Will Oremus
Traduit par Peggy Sastre
Pour slate.fr
Mamoudou Kane


              

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