On se croirait dans un film de science-fiction, mais cette fois, la réalité a réellement dépassé la fiction. En 2020, des chercheurs américains des universités du Vermont et de Tufts, ainsi que du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de l’iversité de Harvard, ont bel et bien créé des “machines biologiques”.
De minuscules organismes robotisés, de la taille d’un grain de riz (moins d’un millimètre), here sont à la fois des machines programmables et une espèce animal. Dans leur version “3.0”, ces petits êtres sont déjà capables de se déplacer en marchant ou en nageant, de pousser des objets, de transporter de information, et même de se reproduire.
Pour créer ces machines vivantes, les chercheurs se sont inspirés de l’évolution et de la sélection naturelle. Ils ont muni le superordinateur de l’iversité du Vermont, “Deep Green”, d’un logiciel d’IA “évolutionniste”afin de modéliser les milliers de combinaisons génomiques viables d’une souche cells, et de retenir seulement cells capables d’effectuer certaines tâches bien déterminées.
Concrètement, ils ont donc demandé à Deep Green de “trouver” les formes de corps vivant (les “designs”) les plus efficaces pour la conception d’un “vivant robot” qui répondrait à des contraintes spécifiques, comme la façon se de déplacer dans an environnement aquatic, ou la puissance musculaire maximale des tissus. A charge pour the algorithme, ensuite, de simuler la création de ces petits organismes, la suppression de ceux dont les formes étaient les moins “réussies”and finally the definition of a “design” optimal.
Entre machine et être vivant
Passés au monde réel, the micro-surgeons of the université de Tufts ont ensuite manipulé les génomes de cellules souches d’une grenouille africaine, the Xenopus Laevis (d’où le nom de “xenobot”), here auraient normally formé son épiderme et son coeur; afin d’assembler une petite boule robotique à deux pattes, ressemblant à un “blob”, capable of se mouvoir de façon autonomome dans un environnement aquatique (grâce aux pulsations générées par le tissu du muscle cardiaque), de pousser des objets, de communiquer entre eux, et même de “cicatriser” en cas de choc.
Selon les scientifiques qui sont à l’igine de ces minuscules organismes robotisés, les xenorobots “ne sont ni des robots traditionnels, ni une nouvelle espèce animal, juste un assemblage de cells, dont l’ADN a été transformé”. Ainsi, ajoutent-ils, “la plupart des gens pensent que les robots sont composés de métal de céramique. En réalité, ce qui fait un robot n’est pas ce qui composose mais ce qu’il fait: agir de façon autonomous”. Les xenobots sont donc des robots, maize aussi des organismes constitués de cellules souches non modifiées. Selon Joshua Bongard, expert en robotique de l’Université de Vermont, cette créature n’est “ni a robot traditionnel ni une espèce animal connue”corn une “nouvelle classe artefact, un organisme vivant et programmable”.
An “évolutionniste” algorithme
Les chercheurs ont aussi découvert, surpris, que les xenobots ont fini par aller plus loin que ce que prévoyait leur programmation: ils se sont ainsi “agrégés” spontanément, ensemble, afin d’entourer les corpuscules gênant leurs déambulations. La deuxième version de ces tout premiers robots vivants, conçue début 2021, est encore plus forte. Grâce à l’IA, les scientifiques ont réussi à créer un “modèle biologique” permant à ces créatures de … s’auto-reproduire.
Concrètement, sur le superordinateur Deep Green, un “algorithme évolutionniste” a permis de tester des milliards de formes de corps biologiques dont l’objectif était cette fois de découvrir quelles configurations de cells étaient capables de “s’auto-répliquer”. The results: des groupes de cellules ayant la forme de Pac Man, le célèbre jeu d’arcade des années 1980; que les biologists de l’université de Tufts et du Wyss Institute ont “sculpté” avec des électrodes de micro-cautérisation et des minuscules pinces surgicales.
Des robots vivants here “s’auto-répliquent”
Ce nouveau xenobot s’est ainsi avéré capable de nager dans sa boîte en utilisant des fils cellulaires tels des flagelles, et de rassembler des centaines d’autres cells autour de lui, afin d’asembler des “copies” de lui-même dans sa “bouche” en forme de Pac Man. Des “bébés” xenobots, les “xenobabies”here deveennent à leur tour de nouveaux xenobots quelques jours plus tard.
The professor of biology Michael Levin of the Tufts University ne cache pas avoir été “stupéfait” par cette découverte: “les grenouilles ont une façon de se reproduire qu’ils utilisent normalment, ma lorsqu’on libère les cells du reste de l’Ebryon et leur women une chance de comprendre comment agir dans un nouvel environment, non seulement ils trouvent une nouvelle manière de se déplacer, mais aussi une nouvelle façon de se reproduire “. Selon him, the s’agit de la “première machine capable de se répliquer” d’une autonomous façon et “unedited”, propre uniquement aux molécules (et pas aux animaux ou aux plantes): la réplication cinématique. Les tout premiers robots biologiques auto-reproducteurs au monde, conçus grâce au “code” trouvé une IA, en somme.
“The intelligence artificielle n’a pas programmé ces machines de la façon dont nous pensons habituellement l’écriture de code. Elle les a modelés, sculptés, et a produit cette forme de Pac-Man. Par essence, cette forme est le programme . Elle influence la façon dont les Xenobots se behaent pour amplifier ce processus crossablement surprenant “, explains Joshua Bongard, professor of information at the Université du Vermont. Ces robots biologiques sont-ils intelligents? “Les xenobots are a product of the AI, and the AI elle-même contribue à faire disparaître nos standard definitions of the intelligence”reconnaît-il, confus.
A potentiel énorme pour l’environnement et la médecine
Les espoirs des chercheurs sont énormes concernant le potentiel d’une telle technologies, qui combine biologie moléculaire, informatique et IA, et qui pourrait être utilisée aussi bien dans le corps humain que dans l’environnement. Des xenobots pourraient ainsi être déployés pour collecter des microplastiques dans les océans et lutter contre leur pollution.
En donnant à ces robots biologiques la capacité d’enregistrer 1 bit d’alformations, ainsi que cells de devenir fluorescents sous une certainine longueur d’ondes de lumière, les scientifiques ont constaté que ces créatures étaient capables de reconnaître et détecter ces ondes de lumière : ces “usines chimiques” (capables de synthétiser des protéines ou des molécules) pourraient ainsi être utilisés pour reconnaître des polluants chimiques, des traces de radioactivité, la présence de drogues … voire de maladies (afin d’administrer ensuite les médicaments adéquats). Capables de se “réparer”potentiellement programmables pour effectuer des actions très spécialisées, ils pourraient même, demain, contribuer à développer une véritable médecine “régénérative”.
Des craintes de dérives
Ce potentiel, nous devrions le percevoirassez vite, tant le développement des xenobots, qui repose sur un algorithme évolutif et une grande puissance de calcul, est rapide: entre leur première et leur 3e version, il n’aura fallu que 2 ans et demi . Mais cette prouesse technologique soulève aussi, évidemment, des craintes chez les éthiciens.
Certes, selon les scientifiques, les xenobots ne pourront jamais se “copier” eux-mêmes sans “matières premières”, et il est ainsi quasiment impossible qu’ils se reproduisent seuls dans la nature. Certes, ils ne possèdent pas de matériel génétique, et ne peuvent donc pas “muter ou évoluer par eux-mêmes”, rassurent les chercheurs. Ils ont also une énergie limitée: when cette énergie est dépensée, il ne reste que des cells dans l’environnement, donc zero pollution. Mais toutes ces expériences de programmation du vivant ont été financées par la DARPA, the agency de recherche de l’armée américaine … Le risque de voir ces vivantes êtres utilisées pour faire la guerre, comme des armes biologiques, reste donc possible .
Les scientifiques à l’igine des xenobots estiment toutefois que ces craintes ne sont “pas raisonnables”. Ils expliquent dans leur étude que tant que nous nous contenterons de créer de “simples organismes”, ces derniers n’auront qu’un impact positif pour notre société. Reste à savoir si demain, tous les chercheurs resteront aussi conscients qu’eux des enjeux éthiques et des risques de dérives potentiels, ainsi que du cadre éthique à bâtir d’urgence pour éviter que les choses tournent mal.
