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Une équipe de scientifiques sud-coréens a conçu un dispositif artificiel fournissant une réponse consciente à des stimuli externes. Sensible à la lumière, celui-ci a été capable de réagir en une fraction de seconde à l’issue d’une phase initiale d’apprentissage.

Une réactivité impressionnante

Lorsque nous sommes confrontés à des stimuli externes (chaleur, lumière…), notre corps réagit rapidement et automatiquement en produisant une réponse inconsciente, appelée réflexe. Ce dernier entraînant notamment le retrait brusque de notre main au contact d’une surface brûlante. À l’inverse, les réponses conscientes, comme le fait d’attraper une balle, doivent être affinées par des stimulations répétées.

Dans le cadre de travaux présentés dans la revue Science Advances, des chercheurs issus de trois universités de Corée du Sud ont développé un système nerveux artificiel capable de produire ce second type de réponse. Celui-ci se compose d’une photodiode convertissant la lumière sous forme de signal électrique, d’un transistor jouant le rôle de synapse mécanique, d’un circuit de neurones artificiels (son « cerveau ») et d’une main robotisée.

Lorsque la photodiode détecte de la lumière, elle envoie un signal électrique à travers le transistor à destination du circuit neuronal artificiel qui va, en réponse, ordonner la fermeture de la main robotisée. En parallèle, à l’instant où la lumière s’allume, une balle est lâchée au-dessus de la main. L’objectif étant que le dispositif apprenne à refermer cette dernière au bon moment afin de la saisir. Un processus semblable à la façon dont notre œil transmet des signaux électriques via des synapses à notre cerveau, qui les interprète et ordonne généralement une série de mouvements musculaires, le tout en une fraction de seconde.

Si les débuts du système artificiel se sont révélés assez laborieux, avec un circuit neuronal mettant 2,56 secondes pour traduire le signal lumineux et ordonner la fermeture de la main robotisée, la répétition de l’expérience lui a permis de se perfectionner et d’améliorer largement son temps, tombé à 0,23 seconde et considéré par l’équipe comme une « réponse biologique consciente ».

D’importantes implications pour la robotique et la mise au point de prothèses plus performantes

Le dispositif récemment décrit n’est pas le premier à tenter d’émuler les réponses biologiques humaines aux stimuli externes. En 2018 et 2019, des chercheurs avaient respectivement tenté de créer des versions artificielles de neurones sensoriels cutanés et de synapses photoniques artificielles. L’un des principaux objectifs de ce type de recherche étant d’améliorer le contrôle des organes et des membres impactés chez les personnes atteintes de troubles neurologiques.

« Le fonctionnement de ce nouveau système s’avère très prometteur, en particulier dans les tâches d’assistance humaine ou dans la formation de systèmes robotiques basés sur le mouvement humain », a estimé Jonathan Aitken, de l’université de Sheffield, au Royaume-Uni.

Promettant de rendre les prothèses bioniques plus performantes, de tels systèmes pourraient également être combinés à des dispositifs portables permettant de suivre la façon dont les gens se déplacent afin de créer des robots capables de se comporter de façon similaire, et plus particulièrement d’effectuer des tâches manuelles nécessitant de réagir à des circonstances externes.

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