BBC – Future – Aurons-nous jamais le contrôle du monde avec nos esprits?

La science-fiction peut parfois être un bon guide pour l'avenir. Dans le film Upgrade (2018) Gray Trace, le personnage principal, est touché à la nuque. Sa femme est abattue. Trace se réveille et découvre que non seulement il a perdu sa femme, mais qu'il est maintenant confronté à un avenir de tétraplégique en fauteuil roulant.

Il est implanté avec une puce informatique appelée Stem conçue par le célèbre innovateur technologique Eron Keen – toute similitude avec Elon Musk doit être une coïncidence – ce qui le laissera marcher à nouveau. Stem s'avère être une intelligence artificielle (IA) et peut «lui parler» comme personne ne peut l'entendre. Il peut même prendre le contrôle de son corps. Vous pouvez deviner le reste de l'histoire.

La réalité d'être un cyborg en 2019 est beaucoup moins dramatique – mais toujours incroyable. En 2012, dans le cadre d'un programme de recherche mené par Jennifer Collinger, ingénieur biomédicale à l'Université de Pittsburgh et financé par l'Agence de projets de recherche avancée pour la défense (Darpa) du gouvernement américain, Jan Scheuermann est devenu l'un des rares implanté avec une interface cerveau-ordinateur. La femme âgée de 53 ans, tétraplégique en raison des effets d'un trouble dégénératif, a deux câbles reliés à des prises de courant en forme de boîte dans sa tête, qui se connectent à ce qui ressemble à une console de jeux vidéo.

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Scheuermann peut utiliser cette interface cerveau-ordinateur pour contrôler un bras robotique avec ses pensées, suffisamment pour se nourrir de chocolat. Trois ans plus tard, elle a piloté avec succès un avion de chasse dans un simulateur informatique.

Darpa finance des recherches sur ces interfaces depuis les années 1970 et souhaite maintenant faire un pas de plus vers le genre de monde que nous entrevoyons dans Upgrade. Le programme de neurotechnologie non chirurgicale de nouvelle génération (N3) lancé plus tôt cette année vise à éliminer le besoin d'électrodes, de câbles et de la chirurgie du cerveau.

Al Emondi, qui gère le programme, a confié à des scientifiques de six des principaux instituts de recherche américains le développement d'un matériel capable de lire vos pensées de l'extérieur de votre tête et suffisamment petit pour être intégré à une casquette de baseball ou à un repose-tête. . Dans une approche qui a été comparée à la télépathie – ou à la création d'une "véritable interface cerveau-ordinateur", selon Emondi – le dispositif doit être bidirectionnel, capable de transmettre des informations au cerveau sous une forme que le cerveau comprendra.

Emondi n'a donné que quatre ans aux scientifiques pour utiliser la nouvelle technologie du laboratoire au point de pouvoir être testée sur l'homme. Même le plan d’Elon Musk pour une interface cerveau-ordinateur de type Upgrade, Neuralink, nécessite toujours une intervention chirurgicale risquée pour intégrer la puce dans le cerveau, même si elle remplace les câbles par une forme de communication sans fil.

«La capacité de vraiment changer le monde ne se produit pas souvent dans une carrière», dit Emondi. "Si nous pouvons construire une interface neuronale non invasive, nous aurons ouvert la porte à un nouvel écosystème qui n’existe pas pour le moment."

La seule façon dont les humains ont évolué pour interagir avec le monde passe par notre corps, nos muscles et nos sens – Michael Wolmetz

«Les applications les plus courantes consistent à aider les personnes qui ont perdu la capacité de bouger leurs bras, leurs paraplégiques et leurs paraplégiques», explique Jacob Robinson, ingénieur électricien et informaticien à la Rice University, à Houston, au Texas, et chercheur principal de l'une des équipes. . «Imaginons alors que si nous pouvons avoir le même type de capacité de communication avec nos machines mais sans intervention chirurgicale, nous ouvrons cette technologie à une large base d'utilisateurs, des personnes autrement capables de corps qui veulent simplement des moyens plus rapides de communiquer avec leurs dispositifs."

D'autres chercheurs pensent que notre fascination pour les interfaces cerveau-ordinateur a quelque chose de plus profond. «La seule façon dont les humains ont évolué pour interagir avec le monde passe par notre corps, nos muscles et nos sens, et nous y excellons», déclare Michael Wolmetz, responsable de la recherche sur l'intelligence humaine et machine chez Johns Hopkins Applied Physics. Laboratoire à Laurel, Maryland. «Mais c’est aussi une limitation fondamentale de notre capacité à interagir avec le monde. Et le seul moyen de sortir de cette contrainte évolutive est d’interagir directement avec le cerveau. "

Malgré sa ligne un peu déconcertante de «création de technologies de pointe et de capacités pour la sécurité nationale», Darpa a une histoire de technologies pionnières qui façonnent le monde dans lequel nous vivons. Nous développons Internet, le GPS, des assistants virtuels comme Siri d'Apple et maintenant AI tout a été accéléré grâce aux sommes investies dans ces domaines par l’agence. Son financement de la recherche sur les interfaces cerveau-ordinateur suggère qu'il pourrait s'agir d'une technologie similaire. Mais ce n'est pas seul.

Musk’s Neuralink n’est que l’un des nombreux projets attirés par le potentiel des interfaces cerveau-ordinateur. Les grandes entreprises de technologie, y compris Intel, travaillent également dans ce domaine.

Et ceux qui parviennent à le résoudre en tirent d’énormes avantages: le marché de la technologie neurologique devrait s’élever à 13,3 milliards de dollars en 2022.

La qualité des informations que vous pouvez transmettre est limitée par le nombre de canaux – Jacob Robinson

Les interfaces cerveau-ordinateur ne sont possibles aujourd'hui que parce que, dans les années 1800, des scientifiques ont tenté de comprendre l'activité électrique qui avait été découverte dans le cerveau des animaux. Au cours des années 1920, Hans Berger a mis au point l'électroencéphalographe (EEEG) pour détecter l'activité électrique à la surface du crâne humain et l'a enregistrée. Cinquante ans plus tard, les recherches de l’informaticien Jacques Vidal à l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) l’ont amené à inventer le terme «interface cerveau-ordinateur».

Les scientifiques ont ensuite dû attendre la puissance de calcul, l'intelligence artificielle et la nanotechnologie pour que leurs visions se réalisent. En 2004, un patient tétraplégique a été implanté avec la première interface informatique avancée après une attaque au couteau le laissant paralysé du cou aux pieds. Cela lui a permis de jouer au ping-pong sur un ordinateur rien qu’en y réfléchissant.

Malgré ces succès, des problèmes demeurent. «La qualité des informations que vous pouvez transmettre est limitée par le nombre de canaux», déclare M. Robinson. «Les interfaces nécessitent de percer un trou dans le crâne pour mettre l'électrode directement en contact avec le cerveau. Votre appareil peut ne fonctionner que pendant un temps limité avant que votre corps ne le rejette; ou si les appareils échouent, il est difficile de les sortir. "

Les millimètres dans le crâne équivalent à des dizaines de mètres dans l'océan et à des kilomètres dans l'atmosphère en termes d'encombrement auquel vous devez faire face – David Blodgett

Pour atteindre l’objectif d’une interface fonctionnant sans intervention chirurgicale du cerveau, les équipes d’Emondi explorent diverses techniques, telles que l’échographie, les champs magnétiques, les champs électriques et la lumière, afin de lire nos pensées et / ou de nous réécrire. Les problèmes incluent la manière dont vous identifiez l'activité neuronale utile de la cacophonie d'autres bruits émis par le cerveau. Il doit également être capable de capter les signaux à travers le crâne et le cuir chevelu.

«Lorsque vous considérez le problème de l’imagerie à travers un milieu diffusant, les millimètres dans le crâne équivalent à des dizaines de mètres dans l’océan et à des kilomètres dans l’atmosphère, en termes de fouillis auquel vous devez faire face», déclare David Blodgett, chercheur principal l'équipe du laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins.

«Mais nous pensons toujours que nous pouvons obtenir des informations très utiles», déclare Emondi.

Certaines équipes se penchent sur ce que Emondi appelle «la chirurgie minutieusement invasive». "Vous pouvez toujours mettre quelque chose dans le corps, mais vous ne pouvez le faire par aucun moyen chirurgical", dit-il. Cela signifie que vous devez manger quelque chose, l'injecter ou le gicler sur le nez. Une équipe étudie des nanoparticules qui agissent en tant que «nanotransducteurs» lorsqu'elles atteignent leur destination dans le cerveau. Ce sont de très petites particules de la largeur d'un air humain qui peuvent transformer l'énergie magnétique externe en un signal électrique envoyé au cerveau et inversement. Un autre projet consiste à utiliser des virus pour injecter de l'ADN dans des cellules afin de les modifier afin de réaliser un travail similaire.

Si ces techniques fonctionnent, la performance d'une interface minutieusement invasive doit pouvoir correspondre à celle d'une puce implantée chirurgicalement dans le corps.

Il est ensuite difficile de transmettre les informations de l'appareil à l'ordinateur et de fournir une réponse en une fraction de seconde.

«Si vous utilisiez une souris avec un ordinateur et que vous cliquiez dessus, vous attendiez une seconde pour que quelque chose se passe, cette technologie ne serait jamais lancée», déclare Emondi. "Donc, nous devons faire quelque chose qui va être ultra-rapide."

Les interfaces doivent avoir une «haute résolution» et suffisamment de «bande passante», ou canaux de communication, pour piloter un véritable drone plutôt que de déplacer un bras robotique.

Mais même si nous pouvons le faire, comment communiquons-nous exactement? Communiquerons-nous avec des mots ou des images? Pourrons-nous parler à un ami ou payer des factures en ligne? À quel point cela sera-t-il unique pour chaque individu? Personne ne connaît vraiment les réponses à ces questions car les règles n’ont pas encore été écrites.

«Toutes les nouvelles interfaces nécessitent une certaine habitude,» explique Patrick Ganzer, co-chercheur du projet chez Battelle. «Il est difficile de dire à quel point cette nouvelle interface cerveau-ordinateur sera facile à utiliser. Nous ne voulons pas que les utilisateurs doivent apprendre des centaines de règles. Une option intéressante consiste à utiliser des sorties de l'interface cerveau-ordinateur de l'utilisateur pour communiquer avec un appareil semi-autonome. L'utilisateur n'aura pas besoin de contrôler chaque action, mais simplement de mettre en place un "processus en marche" dans le système informatique. "

Aucune personne non handicapée n’a encore choisi de s’intégrer à une interface pour pouvoir jouer à un jeu vidéo comme Fortnite

Emondi va plus loin que cela: «À mesure que l'IA s'améliorera, les systèmes avec lesquels nous interopérons vont devenir plus autonomes. En fonction de la tâche, nous devrons peut-être simplement nous dire: «Je veux cette balle» et le robot s’en va et le récupère lui-même. »

Le film Upgrade a peut-être laissé entrevoir un problème; qui est exactement en contrôle?

Mais il y a des indices. «À ce jour, la plupart des interfaces cerveau-ordinateur ont extrait de l'activité cérébrale des informations détaillées sur les mouvements ou les muscles, même si l'utilisateur réfléchit plus largement à son objectif», explique Jennifer Collinger. «Nous pouvons détecter dans l'activité cérébrale dans quelle direction ils veulent déplacer un objet et à quel moment ils veulent fermer leur main. Le mouvement qui en résulte est un chemin direct vers l'objet qui leur permet de le saisir. L’utilisateur n’a pas besoin de penser «droit», «en avant», «en bas». ”

«La quantité d'effort mental nécessaire pour exploiter une BCI varie selon les participants mais est généralement plus importante pour les interfaces non invasives. Il reste à voir si les technologies issues de N3 permettront à l'utilisateur d'effectuer plusieurs tâches à la fois. "

Il y a une question encore plus fondamentale que celle-ci. Aucune personne non handicapée n’a encore choisi de s’intégrer à une interface pour pouvoir jouer à un jeu vidéo comme Fortnite ou magasiner en ligne – et personne ne sait si son comportement à l’égard d’une interface serait différent, ni si cela changerait si le la puce était dans une casquette de baseball.

Les dilemmes éthiques sont énormes. «Les avantages découlant de cette technologie doivent l'emporter sur les risques», déclare Emondi. «Mais si vous n’essayez pas de retrouver une fonction que vous avez perdue, c’est différent: c’est la raison pour laquelle les approches non invasives sont si intéressantes.

Il faut se demander à quel moment les humains deviennent le maillon faible des systèmes que nous utilisons – Michael Wolmetz

"Mais le fait que ce ne soit pas une technologie invasive ne signifie pas que vous ne causez pas de dommages à l'interface neurale d'un individu – les micro-ondes sont non invasives, mais elles ne seraient pas une bonne chose", ajoute-t-il. «Alors, il y a des limites. Avec les ultrasons, vous devez travailler avec certains niveaux de pression. Si ce sont des champs électriques, vous devez être dans certains niveaux de puissance. "

Le développement d'interfaces cerveau-ordinateur puissantes pourrait même aider les humains à survivre à la singularité technologique hypothétique, lorsque l'intelligence artificielle surpasse l'intelligence humaine et est capable de se répliquer. Les humains pourraient utiliser la technologie pour se moderniser et rivaliser avec ces nouveaux rivaux, voire même fusionner avec une intelligence artificielle, ce que Elon Musk a explicitement expliqué dans son argumentaire de vente pour Neuralink.

«Nos systèmes d'intelligence artificielle s'améliorent de plus en plus», déclare Wolmetz. «Et il y a une question de savoir à quel moment les humains deviennent le maillon faible des systèmes que nous utilisons. Afin de pouvoir suivre le rythme des innovations en matière d'intelligence artificielle et d'apprentissage automatique, nous aurons peut-être besoin d'interfacer directement ces systèmes. ”

En fin de compte, cela ne fera peut-être aucune différence. À la fin du film Upgrade, Stem prend le contrôle total de l’esprit et du corps de Grey. La conscience du mécanicien est laissée dans un état de rêve idyllique dans lequel il n’est pas paralysé et où sa femme est en vie.

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