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Intelligence artificielle

Des neuroscientifiques de Harvard et Google DeepMind créent un cerveau artificiel chez un rat virtuel

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Source : Google DeepMind

Dans le cadre d'une collaboration impressionnante, des chercheurs de l'Université Harvard ont uni leurs forces avec les scientifiques de Google DeepMind pour créer un cerveau artificiel pour un rat virtuel. Publié dans Naturecette percée innovante ouvre de nouvelles portes dans l’étude de la manière dont le cerveau contrôle des mouvements complexes à l’aide de techniques avancées de simulation d’IA.

Construire le cerveau du rat virtuel

Pour construire le cerveau du rat virtuel, l'équipe de recherche a utilisé des données haute résolution enregistrées sur de vrais rats. Les chercheurs de Harvard ont travaillé en étroite collaboration avec l’équipe DeepMind pour créer un modèle numérique biomécaniquement réaliste d’un rat. L'étudiant diplômé Diego Aldarondo a collaboré avec les chercheurs de DeepMind pour former un réseau de neurones artificiels (ANN), qui sert de cerveau virtuel, utilisant la puissante technique d'apprentissage automatique apprentissage par renforcement profond.

Le réseau neuronal a été formé pour utiliser des modèles de dynamique inverse, censés être utilisés par notre cerveau pour guider les mouvements. Ces modèles permettent au cerveau de calculer la trajectoire nécessaire et de la traduire en commandes motrices pour réaliser un mouvement souhaité, comme prendre une tasse de café. Le réseau neuronal du rat virtuel a appris à générer les forces nécessaires pour produire un large éventail de comportements, y compris ceux qui ne sont pas explicitement entraînés, en utilisant des trajectoires de référence dérivées de données réelles sur des rats.

Comme l’a noté Ölveczky : « DeepMind avait développé un pipeline pour entraîner des agents biomécaniques à se déplacer dans des environnements complexes. Nous n’avions tout simplement pas les ressources nécessaires pour exécuter de telles simulations et former ces réseaux. La collaboration a été « fantastique », a-t-il ajouté, soulignant le rôle crucial joué par les scientifiques de DeepMind dans la réalisation de cette avancée.

Le résultat est un cerveau virtuel capable de contrôler un modèle de rat 3D biomécaniquement réaliste dans un simulateur physique sophistiqué, imitant fidèlement les mouvements d'un vrai rongeur.

Applications potentielles

Le rat virtuel doté de son cerveau artificiel présente une nouvelle approche pour sonder les circuits neuronaux responsables de comportements complexes. En étudiant comment le cerveau généré par l’IA contrôle les mouvements du rat virtuel, les neuroscientifiques peuvent obtenir des informations précieuses sur le fonctionnement complexe du cerveau réel.

Cette avancée pourrait également ouvrir la voie à la conception de systèmes de contrôle robotique plus avancés. Comme le suggère Ölveczky : « Bien que notre laboratoire s’intéresse à des questions fondamentales sur le fonctionnement du cerveau, la plateforme pourrait être utilisée, à titre d’exemple, pour concevoir de meilleurs systèmes de contrôle robotique. » En comprenant comment le cerveau virtuel génère des comportements complexes, les chercheurs pourront peut-être développer des robots plus sophistiqués et adaptatifs.

Le plus intéressant peut-être est que cette recherche pourrait ouvrir la voie à un nouveau domaine de « neurosciences virtuelles », dans lequel les animaux simulés par l’IA servent de modèles pratiques et totalement transparents pour étudier le cerveau, même dans des états pathologiques. Ces simulations pourraient fournir une fenêtre sans précédent sur les mécanismes neuronaux à l’origine de diverses affections neurologiques, conduisant potentiellement à de nouvelles stratégies de traitement.

Prochaine étape : davantage d'autonomie de rat virtuel

En s’appuyant sur ces travaux révolutionnaires, les chercheurs prévoient de donner au rat virtuel plus d’autonomie pour résoudre des tâches similaires à celles rencontrées par les rats réels. Comme l'explique Ölveczky : « Grâce à nos expériences, nous avons beaucoup d'idées sur la manière dont ces tâches sont résolues et sur la manière dont les algorithmes d'apprentissage qui sous-tendent l'acquisition de comportements qualifiés sont mis en œuvre. »

En accordant plus d'indépendance au rat virtuel, les scientifiques peuvent tester leurs théories sur les algorithmes d'apprentissage qui permettent d'acquérir de nouvelles compétences. Cela pourrait fournir des informations précieuses sur la manière dont les vrais cerveaux apprennent et s’adaptent aux nouveaux défis.

En fin de compte, l’objectif est de faire progresser notre compréhension de la manière dont les vrais cerveaux génèrent des comportements complexes. "Nous voulons commencer à utiliser des rats virtuels pour tester ces idées et contribuer à faire progresser notre compréhension de la manière dont les cerveaux réels génèrent des comportements complexes", déclare Ölveczky. En continuant à affiner et à développer cette approche innovante, les neuroscientifiques et les chercheurs en IA peuvent travailler ensemble pour percer les mystères du cerveau et créer des systèmes plus intelligents et adaptables.

Alex McFarland est un journaliste et écrivain en IA qui explore les derniers développements en matière d'intelligence artificielle. Il a collaboré avec de nombreuses startups et publications d'IA dans le monde entier.