Alors que les logiciels d’intelligence artificielle et les ordinateurs avancés révolutionnent la technologie moderne, certains chercheurs voient un avenir où les programmeurs informatiques passeront du silicium aux molécules organiques.
Les scientifiques de l’Université Johns Hopkins sont enquêtant la possibilité que des « bio-ordinateurs » – des programmes modélisés à partir de molécules organiques telles que l’ADN humain ou des protéines – ouvrent de nouvelles perspectives sur la biologie humaine et fassent progresser la puissance de traitement de la technologie future.
Une grande partie de ces anticipations technologiques dérivent de quelque chose appelé “organoïdes», qui sont des tissus cultivés en laboratoire ressemblant à des organes adultes, partageant des complexités biologiques similaires aux tissus compris dans les reins, les poumons et les cellules cérébrales.
Les organoïdes, qui sont devenus plus importants dans les laboratoires au cours des deux dernières décennies, offrent actuellement aux scientifiques une alternative plus éthique aux tests sur les animaux ou les humains, imitant les fonctions de base des cellules et faisant progresser la compréhension scientifique du fonctionnement de ces cellules.
Plus récemment, des scientifiques de Johns Hopkins ont évalué la nature des «organoïdes cérébraux», qui sont des orbes de la taille d’un point de stylo qui reflètent les fonctions neuronales de base de l’apprentissage et de la mémorisation dans le cerveau humain, selon un communiqué de presse.
“Cela ouvre la voie à la recherche sur le fonctionnement du cerveau humain”, a déclaré Thomas Hartung, professeur de sciences de la santé environnementale à Johns Hopkins, dans le communiqué, ajoutant que des informations plus approfondies sur la cognition humaine peuvent également servir de feuille de route pour débloquer une plus grande puissance de calcul dans technologie future.
“L’informatique et l’intelligence artificielle ont été le moteur de la révolution technologique, mais elles atteignent un plafond”, a-t-il déclaré. “La bioinformatique est un énorme effort de compactage de la puissance de calcul et d’augmentation de son efficacité pour repousser nos limites technologiques actuelles.”
Hartung et son équipe ont commencé à cultiver des organoïdes cérébraux en 2012 en utilisant des cellules provenant d’échantillons de peau humaine qu’ils ont reprogrammés pour se multiplier et refléter les fonctions d’autres cellules. Chacun de ces organoïdes se compose d’environ 50 000 cellules, et Hartung et son équipe envisagent de construire un ordinateur futuriste qui utilise l’organisation de ces cellules comme base pour de nouvelles formes de programmation informatique.
Malgré le fait que les calculs informatiques impliquant des nombres et des données sont bien supérieurs aux cerveaux en termes de vitesse et de volume, Hartung a souligné que les humains sont actuellement plus efficaces pour arriver à des décisions logiques complexes avec beaucoup moins de puissance de traitement requise.
Par exemple, notre capacité à faire la différence entre un chat et un chien sur la base d’un coup d’œil rapide nécessite beaucoup moins de puissance de traitement qu’un programme informatique n’en nécessiterait, malgré le fait qu’un ordinateur avancé serait capable de fournir beaucoup plus d’informations sur chaque espèce. que la personne moyenne.
En utilisant la complexité des organoïdes cérébraux et en les entraînant avec l’intelligence artificielle, Hartung pense que les «bio-ordinateurs» peuvent atteindre une nouvelle vitesse de calcul, une puissance de traitement, des capacités de stockage et une efficacité générale des données.
“Les ordinateurs qui fonctionnent sur ce ‘matériel biologique’ pourraient au cours de la prochaine décennie commencer à atténuer les demandes de consommation d’énergie du supercalcul qui deviennent de plus en plus insoutenables”, a-t-il déclaré.
Il a ajouté qu’il pourrait s’écouler des décennies avant qu’un ordinateur basé sur les organoïdes ne fonctionne efficacement, mais que la possibilité demeure à mesure que le domaine de la recherche sur les organoïdes se développe.
Lena Smirnova, professeure adjointe de santé environnementale et d’ingénierie à Johns Hopkins, qui codirige l’enquête, a ajouté qu’une telle recherche pourrait révolutionner la recherche sur les tests de dépistage de drogues pour la neurodégénérescence et les troubles neurodéveloppementaux.
“Les outils que nous développons vers l’informatique biologique sont les mêmes outils qui nous permettront de comprendre les changements dans les réseaux neuronaux spécifiques à l’autisme, sans avoir à utiliser des animaux ou à accéder aux patients”, a-t-elle déclaré dans le communiqué. En faisant progresser la bio-informatique, Smirnova pense que les chercheurs peuvent “comprendre les mécanismes sous-jacents qui expliquent pourquoi les patients ont ces problèmes et troubles cognitifs”.
Smirnova et Hartung ont en outre décrit leur des plans pour avoir évalué l’avenir de l’intelligence organoïde et de la bio-informatique dans la revue Frontiers in Science le mois dernier.
