Casser le code neuronal : pourquoi la simulation d’un cerveau humain échappe encore aux superordinateurs

Imaginez une machine si puissante qu’elle pourrait imiter chaque pensée, rêve et souvenir jamais déclenché dans l’esprit humain. Depuis des décennies, scientifiques et ingénieurs poursuivent ce graal ultime : une simulation complète et vivante du cerveau humain. Mais même si les superordinateurs atteignent des vitesses record, la complexité de nos propres réseaux neuronaux continue de dépasser le silicium et le code. La course à la reproduction numérique de la conscience se heurte à des obstacles aussi fascinants que redoutables.

À première vue, simuler un cerveau semble n’être qu’une question de montée en puissance : plus de puissance, plus de mémoire, plus de lignes de code. Mais la réalité est bien plus complexe. L’architecture du cerveau humain - des milliards de neurones, chacun avec des milliers de connexions - concentre une quantité de complexité presque inimaginable dans une masse de 1,5 kg. Même les cerveaux les plus petits, comme ceux des mouches du vinaigre, posent des problèmes de cartographie des données qui déconcertent les chercheurs depuis des années.

Les efforts récents se sont concentrés sur la cartographie du connectome - le réseau complet des connexions neuronales - chez des organismes modèles comme la mouche du vinaigre (Drosophila melanogaster). Malgré sa taille minuscule, avec seulement 140 000 neurones, les scientifiques ne parviennent toujours pas à simuler pleinement son cerveau en action. Cela suggère que cartographier, et encore plus imiter, les 86 milliards de neurones et jusqu’à 150 000 milliards de synapses du cerveau humain est exponentiellement plus difficile qu’on ne le pensait.

Des superordinateurs comme le Leonardo Booster, équipé de GPU NVIDIA A100, offrent un certain espoir. Avec 3 456 nœuds et une puissance de 6 MW, Leonardo peut, en théorie, simuler un réseau d’environ 35 000 milliards de connexions - soit environ 10 % du cortex humain. Mais même avec toute cette puissance, le défi ne réside pas seulement dans la force brute ; il s’agit aussi de la façon dont ces machines communiquent. Les superordinateurs modernes sont massivement parallèles, répartissant les tâches sur des milliers de nœuds. Cependant, plus il y a de nœuds impliqués, plus il devient difficile de faire circuler les données efficacement, surtout lorsqu’il s’agit de reproduire la connectivité complexe et hautement dynamique du cerveau.

De nouvelles recherches suggèrent qu’une approche hybride - combinant une communication directe point à point pour les « pics » locaux et des stratégies collectives pour les signaux longue distance - pourrait optimiser les simulations. Pourtant, le rêve de faire fonctionner un cerveau numérique qui pense comme le nôtre reste hors de portée. Pour l’instant, même une mouche du vinaigre simulée représente un exploit technologique qui reste à accomplir.

À mesure que les superordinateurs deviennent toujours plus puissants, la quête pour percer les secrets de la conscience se poursuit. Chaque obstacle révèle non seulement les limites de nos machines, mais aussi la complexité vertigineuse de ce qui se passe dans chaque esprit vivant. La révolution du cerveau numérique, semble-t-il, ne fait que commencer.

WIKICROOK

• Neurone : Un neurone est une cellule nerveuse transmettant des signaux dans le cerveau, inspirant les neurones artificiels dans les modèles d’IA pour des applications en cybersécurité.
• Superordinateur : Un superordinateur est un système informatique ultra-puissant utilisé pour des tâches complexes comme l’IA, la recherche scientifique et la modélisation climatique, surpassant largement les ordinateurs standards.
• Connectome : Un connectome est une carte détaillée des connexions neuronales du cerveau, essentielle pour l’étude du fonctionnement cérébral et parfois utilisée de façon métaphorique en cybersécurité.
• Nœud : Un nœud est tout appareil ou point connecté à un réseau, tel qu’un ordinateur ou un routeur, permettant la communication et l’échange de données.
• Synapse : Une synapse est la jonction entre deux entités où des signaux ou des données sont transmis, cruciale pour la surveillance et la sécurisation des communications numériques.