Les humains en tant que matériel : exploiter les tissus biologiques pour l’informatique

La plupart des ordinateurs dépendent de puces électroniques, mais si l’outil de calcul le plus puissant avait toujours été en nous ? Aussi surprenant que cela puisse paraître, un avenir où les tissus humains jouent un rôle direct dans l’informatique pourrait être plus proche que nous le pensons.

Dans une étude publiée dans IEEE Access, Yo Kobayashi de l’École supérieure des sciences de l’ingénieur de l’Université d’Osaka démontre que les tissus vivants peuvent traiter des informations et résoudre des équations complexes, tout comme un ordinateur.

Cette percée s’appuie sur le concept de calcul réservoir, où les données entrent dans un système dynamique, ou “réservoir”, capable d’encoder des motifs complexes. Un modèle de calcul traduit ensuite ces motifs en sorties significatives à l’aide d’un réseau neuronal.

Tissu humain en tant que réservoir de calcul : une première révolutionnaire

“Les réservoirs courants comprennent des systèmes dynamiques non linéaires tels que des circuits électriques ou des réservoirs de fluide”, explique Kobayashi. “Cependant, peu d’études ont exploré les organismes vivants en tant que réservoirs, et aucune jusqu’à présent n’a utilisé de tissu humain in vivo.”

Pour tester cette idée, Kobayashi a demandé aux participants de générer des données biomécaniques en pliant leurs poignets à différents angles pendant que des images échographiques capturaient les déformations musculaires résultantes. Ces points de données ont formé un réservoir biophysique capable de traiter des informations.

“Un réservoir idéal nécessite à la fois de la complexité et de la mémoire”, explique Kobayashi. “Étant donné que les tissus mous présentent naturellement une non-linéarité contrainte-déformation et une viscoélasticité, les tissus musculaires répondent facilement à ces critères.”

Le réservoir biophysique surpasse les modèles traditionnels dans la résolution d’équations complexes

Dans les tests de référence, le réservoir biophysique a surpassé les modèles de régression linéaire standard lors de la résolution d’équations non linéaires complexes, démontrant une précision significativement plus élevée.

Cette innovation pourrait avoir des applications passionnantes, en particulier dans la technologie portable. “À l’avenir, nos propres tissus pourraient servir de ressource de calcul intégrée”, suggère Kobayashi. “Un appareil portable pourrait décharger les calculs vers les tissus musculaires, augmentant ainsi les performances.”

Avec cette preuve de concept établie, Kobayashi vise maintenant à étendre le modèle pour des calculs plus avancés et à explorer d’autres biomatériaux pour le calcul réservoir. Si ses recherches progressent, nous pourrions bientôt assister à un passage de l’apprentissage automatique à l’apprentissage organique, où les systèmes biologiques redéfinissent le calcul lui-même.

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