Un ordinateur peut-il recréer ce que vous voyez ?

Que vous en soyez conscient ou non, vous alimentez votre cerveau d'un flux constant d'informations à interpréter. Que vous soyez submergé par la couleur, l'action et le son en regardant un film ou que vous vous penchiez pour caresser un chien hirsute, votre réalité dépend de l'interprétation de bribes d'informations provenant de votre environnement.

Mais les cerveaux humains et animaux sont-ils les seuls systèmes capables d'interpréter le monde de cette manière ? Les ordinateurs peuvent- ils également recréer ce qu'une personne pense ?

Jusqu'à présent, les neurosciences montrent que certains ordinateurs peuvent "lire" nos pensées , pour ainsi dire. Bien que l'idée diffère de la technologie fictive de lecture de l'esprit qui peut prédire et dissuader l'intention d'une personne de commettre un crime dans le blockbuster "Minority Report", la vraie science se rapproche de la lecture de ce que l'esprit humain voit.

Comprendre le fonctionnement de notre cerveau, neurone par neurone, dépasse sûrement les conjectures employées dans le monde de la science-fiction. Mais pour créer un ordinateur capable d'une telle complexité, les chercheurs doivent savoir comment l'organe fonctionne à un niveau détaillé.

Aujourd'hui, les scientifiques utilisent de multiples outils pour concevoir un ordinateur capable d'interpréter le monde de la même manière que le cerveau. Pour commencer, les appareils d' IRM fonctionnelle (IRMf) ou les appareils qui utilisent de gros aimants pour mesurer le flux sanguin et les niveaux d'oxygène dans le cerveau jouent un rôle important dans la plupart des études en neurosciences. Mesurer l'activité cérébrale par électroencéphalogramme (EEG)machines donne également aux scientifiques la possibilité de lier les neurones de déclenchement à des activités spécifiques. Mais il y a aussi la question de savoir comment interpréter les données. Les ingénieurs informaticiens ont comblé cette lacune en développant des méthodes très précises pour représenter l'activité cérébrale sur un écran d'ordinateur, même dans des représentations en trois dimensions. Les modèles statistiques permettent également aux scientifiques de déduire ou de prédire comment le cerveau pourrait réagir en fonction des ensembles de données précédents.

Un modèle utilise les neurosciences et les ordinateurs pour recréer ce que les humains voient en temps réel. Lisez la suite pour savoir si les bots qui lisent dans les pensées appartiennent au futur proche ou à la fantaisie.

Un ordinateur peut-il vraiment recréer ce que vous voyez ?

Dans certaines expériences, la réponse est un "Oui" retentissant. En enregistrant l'activité de notre cerveau en regardant un film, par exemple, les scientifiques peuvent observer comment l'organe réagit lorsqu'un participant voit certains objets. Un groupe de chercheurs, dirigé par le neuroscientifique de l'Université de Californie à Berkeley, Jack Gallant, a créé un ordinateur spécial qui pouvait deviner avec précision ce qu'une personne regardait simplement en analysant les données IRMf de cette personne [source : Nishimoto et al. ].

L'expérience a fonctionné comme ceci : les scientifiques devaient d'abord découvrir comment le cerveau d'une personne réagit à la visualisation de différentes choses, ils ont donc demandé aux trois participants de regarder des heures de vidéos tout en étant connectés à un appareil d' IRMf . Les vidéos, surnommées films naturels , étaient une collection de clips vidéo sélectionnés au hasard sur Internet. Pendant que la personne regardait les clips, l'ordinateur a construit une bibliothèque de données sur la façon dont le cerveau de cette personne réagissait à la vue de personnes et d'objets sur un écran.

Après avoir créé une base de données à partir de laquelle puiser, les chercheurs ont utilisé les informations comme référence dans la partie suivante de l'expérience. Si vous deviez lire ces enregistrements, vous pourriez reconstituer les objets, les couleurs et les formes qui éclairent les parties du cerveau sur l'IRMf. Avec cette connaissance, il est possible de travailler en sens inverse en utilisant uniquement les données cérébrales pour deviner ce qu'une personne vient de voir.

C'est là que la bibliothèque de données est entrée en jeu. À l'étape suivante, la même personne regardait une vidéo alors qu'elle était connectée à la machine, mais cette fois ni le participant ni l'ordinateur n'avaient "vu" la vidéo. Ainsi, lorsque la personne s'est assise pour regarder une nouvelle vidéo qu'elle n'avait jamais vue auparavant, l'ordinateur a comparé la réaction de son cerveau à d'autres déjà stockées dans son système. Ensuite, il a enchaîné les pixels informatiques des vidéos précédentes pour recréer son propre compte rendu de ce que le participant voyait en temps réel.

Le système a recréé avec précision des vidéos de base de ce que les participants voyaient 90 % du temps [source : Nishimoto et al. ]. (Visitez le site Web du laboratoire de Gallant pour avoir une idée des images que les participants regardaient et de la vision reconstituée par l'ordinateur de ce que les participants regardaient.)

Imaginez que le système fonctionne de la même manière que l'apprentissage d'une langue étrangère. Les apprenants s'exposeront d'abord à de nombreuses lettres, mots et phrases. Finalement, ils arrêteront de regarder la version traduite et trouveront un sens en utilisant ce qu'ils savent déjà.

Pourtant, "voir" comme les humains est loin de déterminer exactement ce qu'une personne pense. Dans ce cas, l'ordinateur a créé une image grossière de ce qu'une personne regardait - pas une image exacte. De plus, il n'est pas possible pour le moment de savoir comment le fait de regarder quelque chose fait ressentir une personne, ou si cela évoque d'autres souvenirs ou sentiments.

À suivre : l'histoire et les frontières futures des ordinateurs qui lisent dans les pensées.

Consentement éclairé

Lorsqu'il s'agit de "scanner" l'esprit des gens, des préoccupations éthiques surgissent. Les ordinateurs pourront-ils un jour regarder dans votre esprit sans votre permission ? C'est extrêmement improbable, disent les chercheurs. Même si la technologie rattrapait son retard, l'éthique et le consentement éclairé empêcheraient que les ordinateurs soient utilisés pour enregistrer ce que les gens voient à leur insu [source : Randerson ].

Les scientifiques ont longtemps contesté la réputation du cerveau en tant que boîte noire, en particulier au cours des 150 dernières années. Depuis que les scientifiques ont découvert que l'activité cérébrale pouvait être mesurée par le flux sanguin dans les années 1890, une vague d'études a contribué à notre connaissance de la localisation de l'activité ou de la liaison de certaines activités et émotions à des zones du cerveau [source : Roy & Sherrington ].

Mais il faut beaucoup de travail pour développer des ordinateurs de haute technologie capables d'interpréter ce que le cerveau voit.

Les chercheurs se sont penchés sur le fonctionnement des neurones chez les mammifères non humains , y compris les rongeurs et les primates [source : Wagner ]. La modélisation et l'ingénierie informatiques ont également aidé les scientifiques à développer des moyens de prédire les tendances et de traduire les réactions du cerveau en données utilisables.

Des études antérieures avec l'IRMf ont montré comment les cellules nerveuses du cerveau réagissent à la vue d'objets et de personnes [source : Haxby et al. ]. D'autres expériences ont examiné comment les organes réagissent à des stimuli colorés et ont même visualisé des parties du discours, y compris des noms et des verbes [sources : Bohannon , Mitchell et al. ].

D'autres ordinateurs de « lecture mentale » s'appuient sur la technologie de l' électroencéphalogramme (EEG) , dans laquelle des électrodes fixées au cuir chevelu d'une personne peuvent capter une faible activité à l'intérieur du cerveau. Dans certains cas, les expériences EEG avec des ordinateurs ont trouvé des moyens de permettre aux gens de contrôler un ordinateur avec leur cerveau seul [source : O'Brien & Baime ]. Les patients souffrant de problèmes de santé qui rendent la parole ou les mouvements difficiles pourraient bénéficier de ces développements.

Ensuite, il y a le type d'ordinateurs programmés pour capter les signaux sociaux des humains. De manière générale, ces robots recréent ce qu'une personne pourrait voir ou penser en analysant son langage corporel ou sa voix [source : MIT ].

Avec le temps, la capacité des ordinateurs à recréer le fonctionnement interne de l'esprit humain pourrait s'affiner. Mais dans l'ensemble, votre organe de 3 livres (1,3 kilogramme) reste en grande partie l'un des plus grands mystères de la nature.

Rendez-vous à la page suivante pour en savoir plus sur le couplage cerveau-ordinateur.

Mettre les ordinateurs de lecture mentale au travail

Pour les patients vivant avec certains troubles de santé mentale, des problèmes de mémoire ou une incapacité à verbaliser avec les autres (généralement des victimes d'AVC), la technologie IRMf-informatique pourrait s'avérer utile [source : Nishimoto et al. ].

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