L’outil de construction de monde de Microsoft s’avère utile pour déchiffrer la biologie cellulaire. La modélisation de l’évolution pourrait être la prochaine étape.

Lorsqu’un groupe de chercheurs en IA a commencé à utiliser Minecraft pour simuler la croissance cellulaire, ils ont été surpris par la sophistication des structures qu’ils ont pu créer, comme un temple de la jungle doté d’un piège à flèches entièrement fonctionnel.

Leur objectif était de construire des structures complexes dans Minecraft en faisant en sorte que chaque bloc apprenne à communiquer avec ceux qui l’entourent, imitant ainsi la façon dont le corps humain se développe à partir d’une seule cellule dans un processus appelé morphogenèse. Ce modèle a fonctionné encore mieux que prévu, avec un bloc se développant en exactement le type d’objets qu’il a été entraîné à créer. Outre le temple de la jungle, le système a généré des châteaux immaculés, des appartements élégants et même une chenille qui se régénère après avoir été coupée en deux.

La régénération de la chenille.

Sebastian Risi, chercheur en intelligence artificielle à l’université IT de Copenhague, estime que ces travaux pourraient servir de base à des projets plus ambitieux à venir, notamment une version de Minecraft simulant l’évolution. Il a mené ces recherches avec ses collègues de l’IT University Copenhagen, Shyam Sudhakaran, Djordje Grbic, Siyan Li et Elias Najarro, Adam Katona de l’Université de York et Claire Glanois de l’Université Jiao Tong de Shanghai).

« Nous avons maintenant les composants de base », déclare Risi. « Il s’agit juste de trouver comment les connecter tous ».

D’une cellule à l’autre

Le concept sous-jacent de ce projet dans Minecraft, appelé automatisation cellulaire, existe depuis les années 1940. C’est l’idée que les cellules d’un système peuvent vivre, mourir ou se reproduire selon un ensemble de règles. Le jeu Game Of Life de John Conway, qui date de 1970, en est probablement l’exemple le plus connu.

Mais dans ces premiers systèmes, les chercheurs devaient programmer eux-mêmes les règles, un processus qui finit par devenir peu pratique à mesure que les systèmes deviennent plus complexes.

Cette nouvelle simulation dans Minecraft fonctionne différemment. Au lieu de coder les règles à la main, les chercheurs ont utilisé des réseaux neuronaux pour former chaque cellule à ce à quoi devrait ressembler un ensemble de structures finies. Chaque cellule détermine le type de bloc Minecraft qu’elle doit devenir en observant les cellules qui l’entourent, puis transmet cette information aux cellules voisines afin qu’elles puissent à leur tour déterminer ce qu’elles doivent devenir.

« Nous lui avons seulement dit ce qu’elle devait faire pousser, mais nous ne lui avons pas dit exactement comment elle devait le faire pousser », explique Risi.

Ce type de communication intercellulaire correspond à peu près à la façon dont les cellules humaines travaillent ensemble vers un objectif commun, ce qui, selon Risi, fait partie de ce qui rend la recherche passionnante. Le langage exact que nos cellules communiquent reste quelque peu mystérieux. Risi espère qu’en visualisant les messages que chaque cellule envoie – ce que les chercheurs espèrent faire à l’avenir – ils pourront aider les biologistes à mieux comprendre le fonctionnement de l’organisme.

« Il est difficile d’étudier ces choses dans la nature, car il est difficile d’extraire ces messages exacts que les cellules transmettent », explique-t-il. « Nous pensons que vous pourriez obtenir des indications sur la nature de ce que les cellules doivent envoyer pour s’auto-assembler ».

Des blocs de construction biologiques

Même si ce projet ne permet pas de percer les secrets du corps humain, il pourrait déboucher sur d’autres applications intéressantes.

Tout d’abord, il pourrait créer de nouvelles possibilités pour Minecraft en tant que jeu. On pourrait imaginer un monde de jeu avec des structures qui s’assemblent toutes seules sous vos yeux, ou qui se guérissent automatiquement après avoir été détruites. Peut-être que les joueurs pourraient également s’impliquer dans le processus de création en commençant à construire une structure, puis en laissant l’automatisation cellulaire prendre le relais.

La génération des structures.

« Au lieu d’avoir un monde fixe, au fur et à mesure que vous explorez le jeu, le monde pourrait grandir autour de vous ou grandir avec vous, vous impliquant peut-être aussi dans cette sorte d’automate cellulaire », explique Risi.

Pour aller plus loin, Risi pense que Minecraft pourrait simuler l’évolution, avec des structures qui non seulement repoussent, mais s’adaptent pour devenir plus résistantes. Parce que l’auto-réplication est un élément de base de l’évolution, Risi pense que le travail de base est déjà en place.
« Nous avons vu qu’avec cette chenille, vous la coupez en deux et vous obtenez une autre chenille », explique-t-il. « Maintenant, nous devons trouver comment construire cette boucle évolutive, pour qu’à partir de cette chenille, d’autres organismes puissent évoluer. »

L’article des chercheurs lance également des idées plus folles, comme le fait que des recherches plus poussées dans Minecraft pourraient nous aider à comprendre comment créer de meilleurs organes artificiels, ou des bâtiments du monde réel qui se réparent eux-mêmes. Risi reconnaît que cela ressemble à de la science-fiction, mais les chercheurs sont sérieux lorsqu’il s’agit de transposer les leçons du monde virtuel de Microsoft dans le monde réel.

« C’est cool de faire des choses dans Minecraft », dit-il, « mais cela va au-delà de Minecraft, dans la mesure où nous voulons finalement l’utiliser comme un outil pour la biologie du développement. »

Article traduit de l’anglais, source : fastcompany.com