Le cerveau humain n'exécuterait pas plus de 60 processus en parallèle

L'IRMf ou l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (Functional Magnetic Resonance Imaging en anglais) est un outil utilisé pour localiser et analyser l'activité du cerveau : calculs, émotions, décisions, toutes sont engendrées par des signaux électriques transitant dans des neurones, qui sont les plus petites unités de traitement dans le cerveau. Leur fonctionnement est assez basique. Cependant, leur puissance vient de leur nombre, environ 100 milliards de neurones dont chacun est interconnecté avec jusqu'à 10 000 neurones voisins grâce à des synapses. De ce fait, le cerveau humain est considéré comme la machine de traitement du signal la plus avancée et la plus complexe connue à ce jour.

Lors de l'exécution d'une tâche, les neurones ne sont pas stimulés individuellement, mais plutôt en groupe. Le cerveau est donc divisé en plusieurs réseaux cérébraux dont l'interaction dépend du type de tâche exécutée à chaque instant.

Les scientifiques savent depuis plusieurs années que plusieurs de ces réseaux cérébraux s'activent en même temps pour chaque action que nous exécutons, d'où l'appellation de machine massivement parallèle donnée souvent au cerveau. Mais parallèle à quel point ? C'est ce qu'un chercheur de l'université d'Athènes a essayé de trouver.


L’étude se concentre sur les propriétés fonctionnelles du cerveau humain pour estimer le niveau de parallélisme lors de l'exécution de tâches visuelles ou visuo-motrices. En d'autres termes : « l'estimation du nombre de Core CPU du cerveau qui fonctionnent en parallèle » lorsque des tâches cognitives complexes sont exécutées.

« Les appareils d'IRMf montrent l'activité des neurones en mesurant les changements dans les niveaux d'oxygène sanguin passant à travers le cerveau. L'idée est que les zones les plus actives utilisent plus d’oxygène », explique le chercheur.

En effet, selon lui, les recherches actuelles dans l'industrie des processeurs, comme la puce TrueNorth récemment annoncée par IBM par exemple, s'inspirent des propriétés structurales du cerveau et rarement des propriétés fonctionnelles.

Les expériences réalisées durant cette étude montrent qu'il ya un nombre maximal de zones cérébrales activées lors de processus cognitifs standards. Certaines de ces zones sont liées à des tâches spécifiques, tandis que d'autres correspondent à des fonctionnalités de bas niveau, par exemple, la respiration.

Les résultats ont prouvé que même lors de l'exécution de tâches visuo-motrices complexes, « le nombre de zones du cerveau activées en même temps est de l'ordre de 50 à 60 », tandis qu'il devient beaucoup plus faible lorsque les tâches de reconnaissance visuelle (pas de réponse du moteur) sont exécutées.

« Cela signifie qu'en théorie, un équivalent artificiel du cerveau humain n'exige pas une architecture massivement parallèle au niveau de neurones individuels, mais plutôt un ensemble bien conçu de Core CPU fonctionnant en parallèle sur une échelle beaucoup plus faible. Ainsi, bien que les technologies VLSI actuelles comprennent encore des caractéristiques très limitées en puissance par rapport au cerveau, l'affirmation que ce dernier emploi le parallélisme à un niveau d'ordre beaucoup plus faible peut constituer une piste très utile pour les projets futures », concluent les chercheurs.

Source : L'étude publiée par Harris V. Georgiou

Et vous?

Avec la publication de ces résultats, les industriels vont-ils changer de stratégie lors de la construction de processeurs?