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par Servan Le Janne | 24 septembre 2017

Thomas Rear­don aime s’en­tou­rer de toutes sortes d’ap­pa­reils. Installé au centre de Manhat­tan, dans un de ces immeubles en briques rouges typiques de New York, ce neuros­cien­ti­fique améri­cain ne parcourt pas un mètre dans les locaux de sa start-up, CTRL-Labs, sans croi­ser un câble ou un ordi­na­teur. La tech­no­lo­gie lui colle litté­ra­le­ment au corps : en plus de ses habi­tuelles chemises à cols longs comme des pelles à tarte, il porte parfois une paire de bras­sards sertis de puces et d’élec­trodes. Pour présen­ter son entre­prise, le grand brun en tape le nom sur un clavier de PC. Le moteur de recherche se met en branle. Puis, il l’écarte et pianote dans le vide, au-dessus de la table. À l’écran, les mots conti­nuent mira­cu­leu­se­ment d’ap­pa­raître. Thomas Rear­don aime s’en­tou­rer de toutes sortes d’ap­pa­reils, mais il peut se passer de clavier.

En fait, il serait capable d’al­ler sur n’im­porte quel site sans même bouger les doigts. Ce ne sont pas eux qui écrivent mais les signaux envoyés par son cerveau. Ces signaux sont captés par les bras­sards et inter­pré­tés avant d’être trans­mis à l’or­di­na­teur. La divi­sion des tech­no­lo­gies expé­ri­men­tales de Face­book, Buil­ding 8, mise sur une autre tech­no­lo­gie, les « systèmes optiques d’ima­ge­rie céré­brale » d’après sa respon­sable, Regina Dugan. L’ « image­rie par réso­nance magné­tique (IRM) » a les faveurs de la fonda­trice d’Open­wa­ter, Mary Lou Jepsen. Dans tous les cas, l’objec­tif est de déchif­frer le langage de l’es­prit à l’aide de ce qu’on appelle une inter­face cerveau-machine. La télé­pa­thie n’est plus une vue de l’es­prit.

 L’al­pha­bet des neurones

Une des sources du procédé aujourd’­hui employé par CTRL-Labs se trouve à quelques kilo­mètres au nord de ses bureaux, en amont de l’Hud­son River. À Troy, petite commune de l’État de New York située au bord du fleuve, l’ins­ti­tut poly­tech­nique Renn­se­laer se présente comme la plus vieille univer­sité dédiée aux tech­no­lo­gies. C’est là que le neuros­cien­ti­fique améri­cain Eberhard Fetz a commencé ses études à la fin des années 1950 avant de les termi­ner au Massa­chu­setts Insti­tute of Tech­no­logy (MIT). Ses recherches sur le contrôle neuro­nal du mouve­ment chez les primates l’éle­vèrent au rang de précur­seur en 1969. Fetz fut le premier à montrer que l’ac­ti­vité du cerveau pouvait être inter­pré­tée par un appa­reil externe. Du moins, le cortex moteur respon­sable de nos mouve­ments envoie-t-il des signaux rela­ti­ve­ment faciles à détec­ter.

Puisqu’ils présentent une inten­sité élec­trique, ces « produits déri­vés de l’ac­ti­vité céré­brale », selon l’ex­pres­sion de Nico­las Rous­sel, direc­teur de recherche à l’Ins­ti­tut natio­nal de recherche en infor­ma­tique et en numé­rique, peuvent être captés par un ensemble d’élec­trodes. Isolé d’ac­ti­vi­tés mentales para­sites, le désir de tendre le bras est en somme iden­ti­fié. Par consé­quent, la commu­ni­ca­tion est possible sans muscle. Après le lance­ment de nombreuses recherches dans le domaine médi­cal, preuve est appor­tée qu’une personne para­ly­sée a les moyens d’ac­ti­ver un bras robo­tique par la pensée. En témoigne une vidéo publiée par l’en­tre­prise Cyber­ne­tiks en 2012.

Crédits : Nico­le­lis Lab

Concep­teur de l’exosque­lette qui a permis à un Brési­lien para­plé­gique de donner le coup d’en­voi fictif de la Coupe du monde de foot­ball en 2014, le neuros­cien­ti­fique de la Duke Univer­sity, Miguel Nico­le­lis a aussi rendu à des singes une sensa­tion de « toucher virtuel ». Plus impres­sion­nant encore, une expé­rience de télé­pa­thie a été menée dans son labo­ra­toire. D’après l’étude qu’il a publiée en 2012 avec d’autres cher­cheurs, deux rats ont réussi à commu­niquer par la pensée à plusieurs milliers de kilo­mètres de distance.

Seul dans une cage, chaque animal devait choi­sir entre deux leviers pour obte­nir une récom­pense. Une indi­ca­tion lumi­neuse rensei­gnait le premier. Sans autre infor­ma­tion que les stimu­la­tions envoyées par celui-ci via des micro-élec­trodes, le second a opté pour la bonne solu­tion dans 70 % des cas. Les rongeurs s’étaient aidés sans se voir. De la même manière ou presque, un homme de Thiru­va­nan­tha­pu­ram, au sud de l’Inde, a été mis en rela­tion avec une personne à Stras­bourg en 2014. À travers des casques d’élec­trodes et Inter­net, des impul­sions lumi­neuses ont parcouru les océans. Apprises puis asso­ciées avec des mouve­ments, ces impul­sions ont permis de faire parve­nir un message comme « bouger les jambes » ou « bouger les pieds ».

En affi­nant le code, des mots ont même été envoyés avec une marge d’er­reur infé­rieure à 10 %. « Nous démon­trons la trans­mis­sion consciente d’in­for­ma­tion entre des cerveaux humains sans inter­ven­tion de systèmes senso­riels moteur ou péri­phé­rique », écrivent les cher­cheurs améri­cains, français et espa­gnols. Sera-t-on bien­tôt capable de parta­ger des réflexions plus complexes ? « Nous ne savons pas où est la limite, jusqu’où nous pouvons aller au-delà de la simple trans­mis­sion de sensa­tion », rela­ti­vise un physi­cien impliqué dans l’ex­pé­ri­men­ta­tion, Giulio Ruffini. La méthode présente l’in­té­rêt d’être non-inva­sive, c’est-à-dire de ne pas néces­si­ter l’ins­tal­la­tion d’élec­trodes sous la peau. Mais de gros casques sont tout de même employés. CTRL-Labs, de son côté, s’ap­puie sur une « véri­table inter­face cerveau-machine qui ne devien­dra pas un autre appa­reil non utilisé », affirme le direc­teur des recettes de CTRL-Labs, Josh Dyan, pour se démarquer de concur­rents. Les bras­sards que porte Thomas Rear­don doivent être trans­for­més en brace­lets de la taille de celui d’une montre d’ici un an afin d’être utili­sables par le grand public.

Génie multi­cartes

Si les ordi­na­teurs parviennent aujourd’­hui à lire ce qu’il y a dans la tête de Thomas Rear­don, c’est-peut-être parce qu’il les côtoie depuis long­temps. Dès 11 ans, ce fils d’une famille ouvrière du New Hamp­shire de 18 enfants né en 1969 apprend le code dans un centre financé par le géant améri­cain des tech­no­lo­gies Digi­tal Equip­ment Corpo­ra­tion. Le jeune homme est brillant. Après avoir pris quelques cours au Massa­chu­setts Insti­tute of Tech­no­logy (MIT), il entre à l’uni­ver­sité du New Hamp­shire à 15 ans. C’est déjà trop tard pour lui : « J’al­lais sur mes 16 ans et j’avais besoin d’un travail », raconte-t-il.

Thomas Rear­don

De la fac où il se sentait mal à l’aise vient fina­le­ment l’argent qui lui faisait défaut. Thomas Rear­don gagne sa vie en assu­rant le bon fonc­tion­ne­ment du système infor­ma­tique de l’uni­ver­sité de Duke, en Caro­line du Nord. En gérant les réseaux, il se crée les siens. Suffi­sam­ment en tout cas pour lancer sa propre entre­prise. Devenu four­nis­seur de maté­riel de l’édi­teur de logi­ciel Novell, il rencontre l’in­ves­tis­seuse spécia­li­sée dans les nouvelles tech­no­lo­gies Ann Winblad au moment de revendre son affaire. Elle l’in­tro­duit alors dans l’une des entre­prises qu’elle conseille, Micro­soft.

Vu son expé­rience, Rear­don est l’homme idoine pour aider la multi­na­tio­nale à inté­grer un logi­ciel de Novell dans Windows. Mais son inté­gra­tion à lui est plus compliquée. On ne s’im­pro­vise pas respon­sable d’équipe avant d’avoir atteint l’âge adulte. Certains moquent ce déca­lage en le compa­rant au jeune surdoué de la série améri­caine Docteur Doogie. C’est aussi une façon de recon­naître ses quali­tés intel­lec­tuelles. « Vous rencon­trez beau­coup de gens intel­li­gents à Micro­soft, mais Rear­don était vrai­ment impres­sion­nant », se rappelle l’an­cien patron de Micro­soft Brad Silvers­ber.

Avec le recul, il aurait de toute façon été diffi­cile de soute­nir le contraire. En 1993, l’an­cien enfant prodige parti­cipe à la créa­tion d’In­ter­net Explo­rer alors que ses deux futures concur­rentes travaillent dans la recherche scien­ti­fique. Regina Dugan intègre l’Ins­ti­tute for Defense Analyses après avoir obtenu son mémoire d’in­gé­nieure à la Cali­for­nia Insti­tute of Tech­no­logy, et Mary Lou Jepsen étudie les systèmes vidéos holo­gra­phiques au Media Lab du MIT.

Alors qu’elles demeurent incon­nues du grand public, Rear­don commence à être exposé à Micro­soft. Le succès de la firme est tel que le gouver­ne­ment améri­cain lance une procé­dure anti-mono­pole en 2001. Appelé à la barre pour témoi­gner, l’in­for­ma­ti­cien se lasse et finit par quit­ter le groupe. Contrai­re­ment à Inter­net Explo­rer qui vieillit mal, Rear­don rajeu­nit. À 30 ans, il s’en­gage dans des études de philo­so­phie sur les conseils du physi­cien Free­man Dyson.

Dugan est alors sur le point de deve­nir la première femme à diri­ger la DARPA, l’agence améri­caine respon­sable des projets de défense qui a joué un rôle déci­sif dans la nais­sance d’in­ter­net. Jepsen va rejoindre Intel puis Google et Face­book. Lorsqu’elle quit­tera la firme de Mark Zucker­berg pour fonder Open­wa­ter, en 2016, Dugan y sera nommée à la tête de la divi­sion des tech­no­lo­gies expé­ri­men­tales.

Crédits : South China Morning Post

Un an plus tôt, après avoir obtenu son diplôme en y ajou­tant des cours de neuros­cience, Rear­don a fondé Cognes­cent avec deux collègues rencon­trés sur le campus de Colum­bia, à New York, Patrick Kaifosh et Tim Machado. L’en­tre­prise sera plus tard renommé CTRL-Labs. Inté­ressé par les inter­face cerveau-machine, le trio préfère les tech­no­lo­gies non intru­sives. « Je n’ai jamais pensé que les gens seraient prêts à se mettre des élec­trodes sous la peau pour envoyer des textos », indique Machado qui a depuis quitté l’aven­ture.

La couleur des mots

Sur le smart­phone du cofon­da­teur de CTRL-Labs, Patrick Kaifosh, un petit vais­seau spatial trian­gu­laire envoie des missiles par salves dès qu’un objet appa­raît. Cette guerre des étoiles virtuelle, qui se livrait en cognant les gros boutons de bornes d’ar­cade au début des années 1980, lui sert aujourd’­hui à tuer le temps entre deux réunions. À peine a-t-il besoin de faire un effort pour jouer à la version revi­si­tée d’Aste­roids, ce jeu vidéo mythique lancé par Atari fin 1979. Un mouve­ment presque imper­cep­tible du doigt suffit pour tirer. Enfi­ler les bras­sards qu’il porte ne suffi­rait néan­moins pas à en faire de même. Des heures d’ap­pren­tis­sage sont néces­saires avant de maîtri­ser l’ac­ces­soire

Mais savoir se servir d’un clavier Azerty ou envoyer un texto ne prend-il pas aussi un certain temps ? Kiafosh et Rear­don assurent que l’ef­fort n’est pas vain : des centaines de messages pour­raient être écrits les mains dans les poches en une minute. La respon­sable de la divi­sion des tech­no­lo­gies expé­ri­men­tales de Face­book, Regina Dugan, fait la même promesse. Le « système optique d’ima­ge­rie céré­brale » sur lequel travaille le groupe devrait permettre d’écrire un message cinq fois plus vite qu’en temps normal. Mark Zucker­berg lui-même est persuadé qu’un jour, « nous pour­rons nous envoyer nos pensées complexes et entières en utili­sant la tech­no­lo­gie. Nous pour­rons juste penser à quelque chose et nos amis pour­rons en avoir conscience si nous le voulons. »

Crédits : Open­wa­ter

À entendre Regina Dugan, l’ap­pa­reil qui fera le lien entre les cerveau existe déjà. « Je n’ai jamais vu quelque chose d’aussi puis­sant qu’un smart­phone », s’en­thou­siasme-t-elle. « Cette petite boite noire nous permet d’être lié à des personnes loin­taines. » Il reste à l’ali­men­ter en pensées. Pour cela, cette ancienne membre de la DARPA voit l’ima­ge­rie céré­brale optique comme « le meilleur moyen ». Cette tech­nique inno­fen­sive et précise sonde l’ab­sorp­tion de la lumière dans le cortex avec des ondes infra-rouges afin de mesu­rer l’ac­ti­vité céré­brale. Selon l’ir­ri­ga­tion des zones ainsi déduite, des conclu­sions peuvent être tirées sur les zones acti­vées et donc sur ce qui est inti­me­ment souhaité. Cepen­dant, les systèmes d’ima­ge­rie céré­brale optique ne mesurent pas l’ac­ti­vité neuro­nale mais son dérivé, l’oxy­gé­na­tion du sang.

C’est donc insuf­fi­sant pour entendre la parole se former. « Nous allons avoir besoin de mesu­rer l’ac­ti­vité neuro­nale direc­te­ment en obser­vant les chan­ge­ments instan­ta­nés dans les proprié­tés optiques des neurones », en conclue Regina Dugan. Ce sera possible « dans quelques années », se hasarde-t-elle. La fonda­trice d’Open­wa­ter, Mary Lou Jepsen donne quant à elle un délai de huit ans. Mais cette ingé­nieure passée par Google et Face­book teste une autre méthode. « Si je vous place dans un appa­reil d’IRM je peux vous dire annon­cer les mots que vous allez dire, quelles images vous avez en tête ou à quelle musique vous pensez. »

En prin­cipe, remarque Giul­lio Ruffini, « les tech­niques inva­sives sont plus puis­santes ». Mais Mary Lou Jepsen a confiance dans l’ou­til IRM pour décryp­ter l’ac­ti­vité céré­brale avec un grand degré de préci­sion. Suffi­sam­ment effi­cace pour recons­ti­tuer des expé­riences visuelles d’après les conclu­sions obte­nues en 2011 par une équipe de l’uni­ver­sité cali­for­nienne de Berke­ley, il donne aussi une certaine idées des rêves du sujet étudié. Mieux, en juin 2017, l’uni­ver­sité Carne­gie Melon de Pitts­burgh a affirmé s’en être servi pour iden­ti­fier des éléments complexes. « Il est main­te­nant possible pour la première fois de déco­der des pensées conte­nant plusieurs concepts », affirme le profes­seur de psycho­lo­gie Marcel Just. « La prochaine étape sera d’iden­ti­fier le sujet auquel pense une personne comme la géolo­gie ou le skate­board. »

Crédits : PLOS ONE

Mary Lou Jepsen prétend savoir comment les fonc­tion­na­li­tés d’une machine IRM à plusieurs millions d’eu­ros pour­raient tenir dans un appa­reil de la taille d’un casque de ski ; comme Thomas Rear­don travaille sur un brace­let à l’écoute de nos songes. Tous cherchent le moyen le plus pratique de commu­niquer sans geste en anti­ci­pant sur le progrès tech­nique. Si Regina Dugan certi­fie que nous pour­rons parta­ger des réflexions voulues comme on donne aujourd’­hui à voir les photos d’un portable que l’on souhaite, les ques­tions ne sont pas que tech­no­lo­giques. « Si un casque lit dans votre tête, alors la police, l’ar­mée ou vos parents pour­ront-ils s’en servir ? » demande Jensen. La ques­tion est encore trop complexe pour être posée à une collec­tions d’élec­trodes.


Couver­ture : Le cerveau, une tech­no­lo­gie d’ave­nir.


 

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