Un scientifique au Japon a démontré comment le corps humain pourrait être utilisé comme un ordinateur pour traiter les données et résoudre des problèmes complexes.
Cette percée est possible parce que le tissu humain a des propriétés utiles pour une sorte de traitement des données appelé «calcul du réservoir», l’auteur de l’étude Yo kobayashiprofesseur agrégé du département de sciences et de bio-ingénieurs de l’Université d’Osaka, a écrit dans une nouvelle étude publiée le 20 mars dans la revue Accès IEEE.
Dans l’informatique du réservoir, les entrées sont introduites dans un système avec un grand nombre de « nœuds » ou « dimensions » (le réservoir), puis interprétés pour isoler des données importantes ou prédire les résultats futurs. Alors que dans de nombreux cas, le réservoir est numérique, il est possible d’utiliser d’autres systèmes physiques.
Pour démontrer la possibilité d’utiliser des tissus humains pour traiter les données, le chercheur a demandé aux participants de plier leurs poignets à divers angles.
Il a ensuite utilisé des échographies pour imaginer la déformation résultante dans les muscles. À partir de ces données, il a construit un modèle informatique d’un réservoir physique qui pourrait imiter avec succès des systèmes dynamiques non linéaires dans les tests de référence.
Il y parvient en utilisant le champ de déformation dans le muscle pour représenter l’état du réservoir. La non-linéarité – le fait que l’entrée n’affecte pas les nœuds du réservoir en ligne droite – permet de mapper les signaux d’entrée sur un espace d’état de haute dimension, ce qui facilite les calculs complexes. Dans ce cas, l’entrée est le modèle de signal de l’angle de l’articulation du poignet.
« Un domaine d’application potentiel de cette technologie est les appareils portables », a déclaré Kobayashi dans un déclaration. « À l’avenir, il peut être possible d’utiliser nos propres tissus comme une ressource de calcul pratique. Étant donné que les tissus mous sont présents dans tout le corps, un appareil portable pourrait déléguer des calculs aux tissus, améliorant les performances. »
Il a également suggéré que le processus pourrait être appliqué aux dispositifs médicaux et à la vie, ainsi qu’à d’autres technologies d’interaction humaine-machine, en s’appuyant sur les tissus humains pour des ressources de traitement supplémentaires.
Calcul dans un seau d’eau
Une façon courante d’illustrer le fonctionnement de l’informatique du réservoir est la méthode « seau d’eau ». Dans ce scénario, une série de réservoirs d’eau disposés dans une grille ou une autre formation comprend le réservoir, avec des tuyaux de différentes tailles les reliant non linéaires. Cela signifie que l’eau ne circule pas en ligne droite d’un réservoir à un autre. Au lieu de cela, l’ajout d’eau ou de perturbations au système peut modifier le niveau des réservoirs d’eau partout, ou que l’eau pourrait quitter un réservoir à un moment donné, mais ensuite être réintroduite plus tard à la suite d’une seule entrée.
Les entrées sont reflétées dans tout le système sous forme de niveaux d’eau fluctuant dans les différents réservoirs et changeant dynamiquement au fil du temps. L’état du réservoir est capturé au fil du temps en mesurant le niveau d’eau dans chaque réservoir, puis une couche d’ordinateur formable lit et interprète les résultats.
Le réservoir est responsable de la « déformation » ou du « mélange » le signal d’entrée de nombreuses manières non linéaires différentes, générant un ensemble diversifié de caractéristiques temporelles. Le réservoir ne « résout pas » les équations non linéaires »explicitement dans un sens numérique traditionnel. Au lieu de cela, il apprend à imiter le comportement d’entrée-sortie du système régi par ces équations. Les non-linéarités dans le réservoir lui permettent de capturer et de représenter les relations non linéaires présentes dans les données d’entrée et la dynamique du système sous-jacente.
Le tissu humain peut fonctionner comme un réservoir car il partage certaines qualités avec un réservoir à base d’eau. D’une part, il a des qualités non linéaires, en particulier la non-linéarité de contrainte-contrainte, ce qui signifie que la relation entre le stress s’appliquait aux tissus et que la déformation résultante n’est pas une ligne droite. Il est également viscoélastique, ce qui signifie qu’il a à la fois des qualités élastiques (comme un élastique) et visqueuses (comme un fluide épais) lorsqu’elles sont déformées – en d’autres termes, il a une «mémoire» physique de sa déformation passée et peut ainsi stocker des informations.
Au-delà des applications susmentionnées, le calcul des réservoirs s’est révélé prometteur dans la prévision des systèmes chaotiques comme la météo. Il a également été proposé comme un moyen de prédire d’autres systèmes qui varient dans le temps, des choses comme cours des cours des actions ou qualité de l’air. En interprétant les données précédentes via le système, il peut être possible de prédire les résultats futurs.
Comme l’a souligné Kobayashi, son travail n’est qu’une première étape – tout en réaffirmant son potentiel à l’avenir.
« Cette étude n’a effectué que des tests de référence; par conséquent, il est impératif de déterminer l’applicabilité du processus de calcul réel dans les scénarios futurs. Cependant, ces résultats ouvrent la voie à l’exploitation réussie de la dynamique des tissus humains dans un large éventail de tâches et d’applications de calcul. »
