A brain in a supercomputer | Henry Markram

Henry Markram construit un cerveau dans un superordinateur

Traducteur: Louis-Philippe Thouin Relecteur: Jerome Faul

Our mission is to build

Notre mission est de construire

a detailed, realistic

de façon détaillée et réaliste,

computer model of the human brain.

un modèle informatique du cerveau humain.

And we've done, in the past four years,

Nous avons déjà réalisé, depuis 4 ans,

a proof of concept

une démonstration de faisabilité

on a small part of the rodent brain,

sur une petite partie d'un cerveau de rongeur

and with this proof of concept we are now scaling the project up

et, avec cette démonstration de faisabilité, nous faisons une mise en échelle

to reach the human brain.

pour atteindre le cerveau humain.

Why are we doing this?

Pourquoi faisons-nous cela ?

There are three important reasons.

Il y a 3 raisons importantes.

The first is, it's essential for us to understand the human brain

La première est qu'il est essentiel pour nous de comprendre le cerveau humain

if we do want to get along in society,

si nous voulons cohabiter harmonieusement en société,

and I think that it is a key step in evolution.

et je crois qu'il s'agit d'une étape clé de l'évolution.

The second reason is,

La deuxième raison est

we cannot keep doing animal experimentation forever,

que nous ne pouvons pas continuer à expérimenter sur des animaux éternellement.

and we have to embody all our data and all our knowledge

Nous devons donc réunir toutes nos données et toute notre connaissance

into a working model.

dans un modèle fonctionnel.

It's like a Noah's Ark. It's like an archive.

C'est comme l'Arche de Noé. C'est une sorte d'archive.

And the third reason is that there are two billion people on the planet

La troisième raison, c'est qu'il y a deux milliards de personnes sur la planète

that are affected by mental disorder,

qui sont atteintes d'un trouble mental

and the drugs that are used today

et que les drogues que nous utilisons présentement

are largely empirical.

sont en grande partie empiriques.

I think that we can come up with very concrete solutions on

Je crois qu'on peut en arriver à des solutions très concrètes

how to treat disorders.

sur comment traiter ces troubles.

Now, even at this stage,

Présentement, nous pouvons déjà

we can use the brain model

utiliser le modèle du cerveau

to explore some fundamental questions

pour explorer des questions fondamentales

about how the brain works.

sur le fonctionnement du cerveau.

And here, at TED, for the first time,

Et ici, chez TED, pour la première fois,

I'd like to share with you how we're addressing

j'aimerais partager avec vous notre approche

one theory -- there are many theories --

d'une théorie -- et il y a plusieurs théories --

one theory of how the brain works.

sur comment fonctionne le cerveau.

So, this theory is that the brain

Alors, cette théorie stipule que le cerveau

creates, builds, a version of the universe,

crée, construit, une version de l'Univers.

and projects this version of the universe,

Et projette cette version de l'Univers,

like a bubble, all around us.

comme une bulle, tout autour de nous.

Now, this is of course a topic of philosophical debate for centuries.

Il s'agit évidemment d'un sujet de débat philosophique depuis des siècles.

But, for the first time, we can actually address this,

Mais, pour la première fois, nous pouvons aborder ceci

with brain simulation,

avec une simulation du cerveau

and ask very systematic and rigorous questions,

et poser des questions rigoureuses et systématiques,

whether this theory could possibly be true.

à savoir si cette théorie peut s'avérer vraie.

The reason why the moon is huge on the horizon

La raison pour laquelle la Lune apparaît immense sur l'horizon,

is simply because our perceptual bubble

c'est simplement que notre bulle perceptive

does not stretch out 380,000 kilometers.

ne s'étend pas jusqu'à 380 000 kilomètres.

It runs out of space.

Elle manque d'espace.

And so what we do is we compare the buildings

Ce que nous faisons, c'est que nous comparons les édifices

within our perceptual bubble,

situés à l'intérieur de notre bulle perceptive,

and we make a decision.

et nous prenons une décision.

We make a decision it's that big,

Nous décidons qu'elle est aussi grosse,

even though it's not that big.

même si elle n'est pas aussi grosse,

And what that illustrates

et ce que ceci illustre

is that decisions are the key things

que les décisions sont les éléments clés

that support our perceptual bubble. It keeps it alive.

qui supportent notre bulle perceptive. Ça la garde en vie.

Without decisions you cannot see, you cannot think,

Sans décisions vous ne pouvez voir, vous ne pouvez penser,

you cannot feel.

vous ne pouvez ressentir.

And you may think that anesthetics work

Et vous pouvez penser que les anesthésiques fonctionnent

by sending you into some deep sleep,

en vous plongeant dans une sorte de sommeil profond,

or by blocking your receptors so that you don't feel pain,

ou en bloquant vos récepteurs pour empêcher de sentir la douleur

but in fact most anesthetics don't work that way.

mais en fait la plupart des anesthésiques ne fonctionnent pas de cette façon.

What they do is they introduce a noise

Ce qu'ils font c'est introduire un bruit

into the brain so that the neurons cannot understand each other.

dans le cerveau, empêchant les neurones de se comprendre.

They are confused,

Ils sont déroutés

and you cannot make a decision.

et vous ne pouvez plus prendre une décision.

So, while you're trying to make up your mind

De sorte que, pendant que vous êtes en train de vous faire une idée de

what the doctor, the surgeon, is doing

ce que le médecin, le chirurgien, est en train de faire

while he's hacking away at your body, he's long gone.

alors qu'il entaille votre corps, il vagabonde ailleurs.

He's at home having tea.

Il est chez lui en train de prendre le thé.

(Laughter)

(Rires)

So, when you walk up to a door and you open it,

Ainsi, lorsque vous marchez vers une porte et que vous l'ouvrez,

what you compulsively have to do to perceive

ce que vous faites de façon irrépressible afin de percevoir,

is to make decisions,

c'est de prendre des décisions,

thousands of decisions about the size of the room,

des milliers de décisions sur les dimensions de la pièce,

the walls, the height, the objects in this room.

le mur, la hauteur, les objets dans cette pièce.

99 percent of what you see

99% de ce que vous voyez

is not what comes in through the eyes.

n'est pas ce qui traverse vos yeux.

It is what you infer about that room.

C'est ce que vous déduisez par inférence au sujet de cette pièce.

So I can say, with some certainty,

De sorte que je puis dire, avec une certaine certitude,

"I think, therefore I am."

"Je pense donc je suis."

But I cannot say, "You think, therefore you are,"

mais je ne puis pas dire "Vous pensez, donc vous êtes"

because "you" are within my perceptual bubble.

parce que vous êtes à l'intérieur de ma bulle perceptive.

Now, we can speculate and philosophize this,

Bien sûr, nous pourrions spéculer et philosopher là-dessus,

but we don't actually have to for the next hundred years.

durant les100 prochaines années, mais nous n'y sommes pas obligés.

We can ask a very concrete question.

Nous pouvons poser une question bien concrète.

"Can the brain build such a perception?"

Le cerveau peut-il construire une telle perception ?

Is it capable of doing it?

Est-il capable de faire cela ?

Does it have the substance to do it?

Possède-t-il la matière pour faire cela ?

And that's what I'm going to describe to you today.

Et c'est ce que je vais vous décrire aujourd'hui.

So, it took the universe 11 billion years to build the brain.

Ca a pris à l'univers 11 milliards d'années pour construire le cerveau.

It had to improve it a little bit.

Il a fallu l'améliorer un peu.

It had to add to the frontal part, so that you would have instincts,

Il a fallu ajouter la partie frontale, nous permettant d'avoir des instincts

because they had to cope on land.

car il fallait faire face aux situations sur la terre ferme.

But the real big step was the neocortex.

Mais la vraie grande avancée fut le néocortex.

It's a new brain. You needed it.

C'est un nouveau cerveau. Vous en aviez besoin.

The mammals needed it

Les mammifères en avaient besoin

because they had to cope with parenthood,

parce qu'ils devaient s'occuper d'être parents,

social interactions,

d'interactions sociales,

complex cognitive functions.

de fonctions cognitives complexes.

So, you can think of the neocortex

De sorte que vous pouvez penser au néocortex

actually as the ultimate solution today,

comme étant l'ultime solution aujourd'hui

of the universe as we know it.

de l'univers tel que nous le connaissons.

It's the pinnacle, it's the final product

C'est le pinacle, c'est la production finale

that the universe has produced.

que l'univers a produit.

It was so successful in evolution

Il a si bien réussi dans l'évolution

that from mouse to man it expanded

que, de la souris à l'homme, il s'est agrandi

about a thousandfold in terms of the numbers of neurons,

environ mille fois en termes de nombre de neurones,

to produce this almost frightening

pour produire ce quasiment effrayant

organ, structure.

organe, cette structure.

And it has not stopped its evolutionary path.

Il n'a pas arrêté sa trajectoire évolutive.

In fact, the neocortex in the human brain

En fait, le néocortex du cerveau humain

is evolving at an enormous speed.

évolue à une immense vitesse.

If you zoom into the surface of the neocortex,

Si vous zoomez à la surface du néocortex,

you discover that it's made up of little modules,

vous découvrez qu'il est fait de petits modules,

G5 processors, like in a computer.

des processeurs G5, comme dans un ordinateur.

But there are about a million of them.

Mais il y a environ un million de ces processeurs.

They were so successful in evolution

Ils ont eu tellement de succès dans l'évolution

that what we did was to duplicate them

que nous nous sommes mis à les dupliquer

over and over and add more and more of them to the brain

maintes et maintes fois et à en ajouter de plus en plus au cerveau

until we ran out of space in the skull.

jusqu'à ce que nous épuisions l'espace dans le crâne.

And the brain started to fold in on itself,

Le cerveau a commencé à se replier sur lui-même,

and that's why the neocortex is so highly convoluted.

et c'est pourquoi le néocortex est si hautement tarabiscoté.

We're just packing in columns,

Nous ne faisons qu'empiler des colonnes

so that we'd have more neocortical columns

de façon à avoir encore plus de colonnes néocorticales

to perform more complex functions.

afin d'exécuter des fonctions plus complexes.

So you can think of the neocortex actually as

De sorte que vous pouvez penser au néocortex comme étant

a massive grand piano,

un énorme piano à queue,

a million-key grand piano.

un piano à queue ayant un million de touches.

Each of these neocortical columns

Chacune de ces colonnes néocorticales

would produce a note.

produirait une note.

You stimulate it; it produces a symphony.

Vous le stimulez ; il produit une symphonie.

But it's not just a symphony of perception.

Mais il ne s'agit pas seulement d'une symphonie de perception.

It's a symphony of your universe, your reality.

C'est une symphonie de votre univers, c'est votre réalité.

Now, of course it takes years to learn how

Mais, bien sûr, cela prend des années pour apprendre

to master a grand piano with a million keys.

à maîtriser un piano à queue d'un million de touches.

That's why you have to send your kids to good schools,

C'est pourquoi vous devez envoyer vos enfants à de bonnes écoles,

hopefully eventually to Oxford.

espérant finalement Oxford.

But it's not only education.

Mais il ne s'agit pas seulement d'éducation.

It's also genetics.

Il y a aussi de la génétique.

You may be born lucky,

Vous pouvez être né chanceux,

where you know how to master your neocortical column,

ou vous savez comment maîtriser votre colonne néocorticale,

and you can play a fantastic symphony.

et vous savez comment jouer une symphonie fantastique.

In fact, there is a new theory of autism

En fait, il y a une nouvelle théorie de l'autisme

called the "intense world" theory,

nommée la théorie du "monde intense",

which suggests that the neocortical columns are super-columns.

qui suggère que les colonnes néocorticales sont des supercolonnes.

They are highly reactive, and they are super-plastic,

Elles sont hautement réactives, et elles sont super-plastiques,

and so the autists are probably capable of

de sorte que les autistes sont probablement capables

building and learning a symphony

de construire et d'apprendre une symphonie

which is unthinkable for us.

qui serait impensable pour nous.

But you can also understand

Vous pouvez aussi comprendre

that if you have a disease

que si vous avez une maladie

within one of these columns,

à l'intérieur d'une de ces colonnes,

the note is going to be off.

que la note sonnera faux.

The perception, the symphony that you create

La perception, la symphonie que vous créez

is going to be corrupted,

sera donc corrompue

and you will have symptoms of disease.

et vous manifesterez des symptômes de maladies.

So, the Holy Grail for neuroscience

Ainsi, le Saint-Graal de la neuroscience

is really to understand the design of the neocoritical column --

est vraiment de comprendre le design de la colonne néocorticale --

and it's not just for neuroscience;

et ce n'est pas seulement pour les neurosciences ;

it's perhaps to understand perception, to understand reality,

c'est peut-être pour comprendre la perception, pour comprendre la réalité,

and perhaps to even also understand physical reality.

et peut-être même aussi pour comprendre la réalité physique.

So, what we did was, for the past 15 years,

Bref, ce que nous avons fait, durant les dernières 15 années,

was to dissect out the neocortex, systematically.

fut de disséquer le néocortex, systématiquement.

It's a bit like going and cataloging a piece of the rainforest.

C'est un peu comme si on allait cataloguer une partie de la forêt tropicale.

How many trees does it have?

Combien d'arbres y a-t-il ?

What shapes are the trees?

Quelles formes ont ces arbres ?

How many of each type of tree do you have? Where are they positioned?

Combien de chaque type d'arbres avons-nous ? Où sont-ils situés ?

But it's a bit more than cataloging because you actually have to

C'est un peu plus qu'un simple catalogage car vous devez en réalité

describe and discover all the rules of communication,

décrire et découvrir toutes les règles de communication,

the rules of connectivity,

les règles de connectivité,

because the neurons don't just like to connect with any neuron.

car les neurones n'aiment pas simplement s'interconnecter avec tout neurone.

They choose very carefully who they connect with.

Ils choisissent soigneusement avec lesquels ils se connectent.

It's also more than cataloging

C'est aussi plus qu'un catalogage

because you actually have to build three-dimensional

parce que vous devez en fait construire en trois dimensions

digital models of them.

des modèles numériques de neurones.

And we did that for tens of thousands of neurons,

Nous avons fait cela pour des dizaines de milliers de neurones,

built digital models of all the different types

bâtissant des modèles numériques de chaque différent type

of neurons we came across.

de neurone que nous avons rencontrés.

And once you have that, you can actually

Et une fois que vous avez fait cela, vous pouvez vraiment

begin to build the neocortical column.

entreprendre la construction de la colonne néocorticale.

And here we're coiling them up.

Et ici nous sommes en train de les assembler.

But as you do this, what you see

Ce faisant, ce que nous voyons,

is that the branches intersect

c'est que les branches sont intersectées

actually in millions of locations,

en fait à des millions d'emplacements,

and at each of these intersections

et qu'à chacune de ces intersections

they can form a synapse.

elles peuvent former une synapse.

And a synapse is a chemical location

Une synapse est un emplacement chimique

where they communicate with each other.

où ils communiquent entre eux.

And these synapses together

Et, ensemble, ces synapses

form the network

forment le réseau

or the circuit of the brain.

ou le circuit du cerveau.

Now, the circuit, you could also think of as

Le circuit, vous pouvez ausi le voir comme

the fabric of the brain.

le tissu du cerveau.

And when you think of the fabric of the brain,

Lorsque vous pensez au tissu du cerveau,

the structure, how is it built? What is the pattern of the carpet?

la structure, comment est-elle faite ? Quel est le patron du tapis ?

You realize that this poses

Vous réalisez que ceci pose

a fundamental challenge to any theory of the brain,

un défi fondamental à toute théorie du cerveau

and especially to a theory that says

et en particulier à une théorie affirmant

that there is some reality that emerges

qu'il y a une sorte de réalité qui émerge

out of this carpet, out of this particular carpet

de ce tapis, de ce tapis particulier

with a particular pattern.

avec son patron particulier.

The reason is because the most important design secret of the brain

La raison est que le plus important secret de design du cerveau

is diversity.

est sa diversité.

Every neuron is different.

Chaque neurone est différent.

It's the same in the forest. Every pine tree is different.

C'est la même chose dans la forêt. Chaque pin est différent.

You may have many different types of trees,

Vous pouvez avoir plusieurs différents types d'arbres

but every pine tree is different. And in the brain it's the same.

mais chaque pin est différent. Et dans le cerveau ,c'est pareil.

So there is no neuron in my brain that is the same as another,

Il n'y a donc aucun neurone dans mon cerveau qui soit identique à un autre,

and there is no neuron in my brain that is the same as in yours.

et il n'y a aucun neurone dans mon cerveau identique à un dans le vôtre.

And your neurons are not going to be oriented and positioned

Vos neurones ne seront pas orientés et positionnés

in exactly the same way.

exactement de la même manière.

And you may have more or less neurons.

Vous aurez peut-être plus ou moins de neurones.

So it's very unlikely

Il est donc très improbable

that you got the same fabric, the same circuitry.

que vous ayez le même tissu, le même circuit.

So, how could we possibly create a reality

Alors, comment pouvons-nous possiblement créer une réalité

that we can even understand each other?

nous permettant de nous comprendre l'un l'autre ?

Well, we don't have to speculate.

Eh bien, nul besoin de spéculer.

We can look at all 10 million synapses now.

Nous pouvons maintenant observer nos 10 millions de synapses.

We can look at the fabric. And we can change neurons.

Nous pouvons observer le tissu et nous pouvons changer les neurones.

We can use different neurons with different variations.

Nous pouvons utiliser différents neurones avec différentes variations.

We can position them in different places,

Nous pouvons les positionner à différents emplacements,

orient them in different places.

les orienter en différents emplacements.

We can use less or more of them.

Nous pouvons en utiliser plus ou moins.

And when we do that

Lorsque nous faisons cela,

what we discovered is that the circuitry does change.

ce que nous découvrons, c'est que le circuit change.

But the pattern of how the circuitry is designed does not.

Mais que le patron du design du circuit ne change pas.

So, the fabric of the brain,

De sorte que, le tissu du cerveau,

even though your brain may be smaller, bigger,

quoique votre cerveau peut être plus petit, plus grand,

it may have different types of neurons,

il peut avoir différents types de neurones,

different morphologies of neurons,

différentes morphologies de neurones.

we actually do share

Nous partageons en effet

the same fabric.

le même tissu.

And we think this is species-specific,

Et nous croyons que ceci est spécifique à chaque espèce,

which means that that could explain

ce qui expliquerait pourquoi

why we can't communicate across species.

nous ne pouvons communiquer d'une espèce à une autre.

So, let's switch it on. But to do it, what you have to do

Donc, mettons cela en marche. Mais pour l'allumer, vous devez

is you have to make this come alive.

donner la vie à tout cela.

We make it come alive

Nous rendons tout cela vivant

with equations, a lot of mathematics.

avec des équations, beaucoup de mathématiques.

And, in fact, the equations that make neurons into electrical generators

En fait, les équations transformant les neurones en générateurs électriques

were discovered by two Cambridge Nobel Laureates.

furent découvertes par deux prix Nobel de Cambridge.

So, we have the mathematics to make neurons come alive.

Nous avons donc les mathématiques pour donner vie aux neurones.

We also have the mathematics to describe

Nous avons aussi les mathématiques décrivant

how neurons collect information,

comment les neurones recueillent l'information

and how they create a little lightning bolt

et comment ils créent un petit éclair

to communicate with each other.

pour communiquer entre eux.

And when they get to the synapse,

Lorsqu'ils arrivent à la synapse,

what they do is they effectively,

ce qu'ils font est d'effectivement,

literally, shock the synapse.

littéralement, commotionner la synapse.

It's like electrical shock

C'est comme un choc électrique

that releases the chemicals from these synapses.

qui libère les produits chimiques de ces synapses.

And we've got the mathematics to describe this process.

Nous avons les mathématiques pour décrire ce processus.

So we can describe the communication between the neurons.

Nous pouvons ainsi décrire la communication entre ces neurones.

There literally are only a handful

Avec seulement une poignée d'équations,

of equations that you need to simulate

vous pouvez simuler

the activity of the neocortex.

l'activité du néocortex.

But what you do need is a very big computer.

Mais vous avez surtout besoin d'un très gros ordinateur.

And in fact you need one laptop

En fait, vous avez besoin d'un ordinateur portable

to do all the calculations just for one neuron.

pour effectuer tous les calculs de seulement un neurone.

So you need 10,000 laptops.

Vous avez donc besoin de 10 000 ordinateurs portables.

So where do you go? You go to IBM,

Où aller ? Vous allez chez IBM,

and you get a supercomputer, because they know how to take

et vous prenez un superordinateur car ils savent comment concentrer

10,000 laptops and put it into the size of a refrigerator.

10 000 ordinateurs portables dans les dimensions d'un réfrigérateur.

So now we have this Blue Gene supercomputer.

Nous avons donc maintenant ce superordinateur "Blue Gene".

We can load up all the neurons,

Nous pouvons charger tous les neurones,

each one on to its processor,

chacun sur son propre processeur,

and fire it up, and see what happens.

et allumer le tout, et observer ce qui arrive.

Take the magic carpet for a ride.

Embarquez sur le tapis volant pour une promenade !

Here we activate it. And this gives the first glimpse

Ici, nous l'avons activé. Et voici le premier coup d'oeil

of what is happening in your brain

de ce qui se passe dans votre cerveau

when there is a stimulation.

lorsqu'il y a une stimulation.

It's the first view.

C'est une première vue.

Now, when you look at that the first time, you think,

Lorsque vous regardez ça la première fois, vous pensez,

"My god. How is reality coming out of that?"

"Mon Dieu. Comment la réalité peut-elle sortir de ça ?"

But, in fact, you can start,

Mais, en fait, vous pouvez commencer,

even though we haven't trained this neocortical column

même si nous n'avons pas entraîné cette colonne néocorticale

to create a specific reality.

à créer une réalité spécifique.

But we can ask, "Where is the rose?"

Mais on peut demander "Où est la rose ?"

We can ask, "Where is it inside,

On peut demander "Où est-elle à l'intérieur,

if we stimulate it with a picture?"

si on le stimule avec une image ?"

Where is it inside the neocortex?

Où est-elle à l'intérieur du néocortex ?

Ultimately it's got to be there if we stimulated it with it.

Finalement, elle doit être là si on le stimule avec l'image.

So, the way that we can look at that

Ainsi, la manière qu'on peut considérer cela

is to ignore the neurons, ignore the synapses,

consiste à ignorer les neurones, ignorer les synapses,

and look just at the raw electrical activity.

et observer seulement l'activité électrique brute.

Because that is what it's creating.

Parce que c'est ce qu'il est en train de créer.

It's creating electrical patterns.

Il est en train de créer des patrons électriques.

So when we did this,

Donc lorsqu'on a fait cela,

we indeed, for the first time,

nous avons vraiment, pour la première fois,

saw these ghost-like structures:

vu ces structures évanescentes :

electrical objects appearing

des objets électriques apparaissant

within the neocortical column.

à l'intérieur de la colonne néocorticale.

And it's these electrical objects

Ce sont ces objets électriques

that are holding all the information about

qui détiennent toute l'information au sujet

whatever stimulated it.

la chose qui l'a stimulé - quelle qu'elle soit.

And then when we zoomed into this,

Et en faisant le zoom sur ceci,

it's like a veritable universe.

c'est comme un véritable univers.

So the next step

Alors, la prochaine étape,

is just to take these brain coordinates

c'est de prendre ces coordonnées du cerveau

and to project them into perceptual space.

et de les projeter dans l'espace perceptuel.

And if you do that,

Et si vous faites cela,

you will be able to step inside

vous pourrez pénétrer à l'intérieur

the reality that is created

de la réalité qui est créée

by this machine,

par cette machine,

by this piece of the brain.

par cette partie du cerveau.

So, in summary,

En résumé,

I think that the universe may have --

je crois que l'univers pourrait avoir évolué

it's possible --

-- c'est possible --

evolved a brain to see itself,

en un cerveau pouvant se voir lui-même,

which may be a first step in becoming aware of itself.

ce qui pourrait être le premier pas vers une prise de conscience de lui-même.

There is a lot more to do to test these theories,

Il y a encore beaucoup à faire pour tester ces théories,

and to test any other theories.

et pour tester plusieurs autres théories.

But I hope that you are at least partly convinced

Mais j'espère que vous êtes au moins en partie convaincus

that it is not impossible to build a brain.

qu'il n'est pas impossible de construire un cerveau.

We can do it within 10 years,

Nous pouvons le faire dans moins de 10 ans,

and if we do succeed,

et si nous réussissons à le faire,

we will send to TED, in 10 years,

nous enverrons à TED, dans 10 ans,

a hologram to talk to you. Thank you.

un hologramme pour vous parler. Merci.

(Applause)

(Applaudissements)