Le cerveau humain simulé sur ordinateur

Modéliser le cerveau humain et créer les moyens techniques nécessaires pour y parvenir : tel est l’objectif du « Human Brain Project » (HBP), une collaboration impliquant 12 centres de recherche européens spécialisés dans les neurosciences, la physique, les mathématiques, l’informatique et l’ethique. Y figurent notamment l’Université d’Heidelberg (Bade-Wurtemberg), l’Université technique de Munich (Bavière), le centre de recherche de Jülich (Rhénanie du Nord-Westphalie), ainsi que l’unité de recherche de neuro-imagerie cognitive du CEA-Inserm.

Ce projet constitue une étape cruciale dans la compréhension du cerveau humain, et pourrait conduire à des avancées tant dans le domaine de la santé que dans celui des TIC.

En effet, si le cerveau humain peut être comparé à un ordinateur surpuissant, autodidacte, capable de se reconfigurer en temps réel selon les expériences vécues, d’optimiser son utilisation énergétique et de se régénérer, comprendre le fonctionnement cérébral et être capable de le simuler constituerait une avancée déterminante tant dans le domaine des neurosciences que dans celui du traitement de l’information. C’est bien l’enjeu du « Human Brain Project » (HBP), qui vise à simuler informatiquement les processus mis en oeuvre par le cerveau, et réitère l’enjeu stratégique des supercalculateurs pour la recherche sur les systèmes complexes.

En effet, avec les ordinateurs des années 1990, rappelle Henry Markram (coordinateur du projet), il fallait la puissance d’un processeur de PC pour simuler l’activité d’un seul neurone. Actuellement, explique-t-il, l’équipe dispose de l’équivalent de 16 000 processeurs et parvient à simuler 360 000 neurones (utilisant le supercalculateur IBM Blue Gene). Or, on estime que le cerveau humain en contient cent milliards, ce qui laisse imaginer la puissance informatique colossale qu’il faudrait développer pour une simulation complète.

Selon les estimations récentes, il faudrait ainsi 1 000 petaflops pour simuler le cerveau (1018 flops, soit 1 exaflops), alors que le champion du monde actuel (le supercalculateur chinois Tianhe-1A) en est à 2,7 et que la prochaine version de l’IBM Blue Gene n’en atteindra que 10. L’équipe du HBP a donc besoin de temps mais aussi de moyens pour réaliser son projet. L’Union européenne l’a d’ailleurs sélectionné parmi les cinq derniers projets éligibles à une dotation exceptionnelle pouvant atteindre 1 milliard d’euros sur 10 ans. Le projet pourra quant à lui aboutir d’ici 2023.

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