Pourquoi nous pourrions bien avoir des jumeaux digitaux dans les années à venir

Atlantico : Avec le développement des nouvelles technologies et avec les projets de Meta (Facebook), les univers virtuels de demain pourraient permettre d’avoir un jumeau numérique. En quoi consiste cette technologie à l’heure actuelle, dans son fonctionnement d’entreprise ? Comment fonctionne-t-elle ? Sur quoi repose-t-elle ?

Thierry Berthier : Le jumeau numérique est la réplique numérique d’une entité, d’un objet, d’un système physique ou d’un organisme biologique. Dans son fonctionnement, cette réplique doit reproduire le plus fidèlement possible, les mécanismes, les réactions, les interactions, les échanges avec le milieu extérieurs et les transformations de l’entité originale. Idéalement, on peut considérer le jumeau numérique comme la projection fidèle, sur le cyberespace, d’une entité source, sans perte d’information, de complexité et sans simplification fonctionnelle dans sa description numérique. Bien entendu, plus le modèle original est rudimentaire, plus le jumeau numérique sera simple à produire et à faire fonctionner. La complexité de l’entité source détermine complétement celle de sa réplique numérique. Le jumeau numérique d’un humain est, par définition, la réplique la plus complexe à produire. Il faut la considérer comme une limite abstraite que l’on ne se sait pas atteindre avec les connaissances, les technologies et les moyens de calcul actuels. En 2022, lorsque l’on envisage le jumeau numérique d’un humain, il ne peut s’agir que d’une projection hyper-simplificatrice, d’une réduction fonctionnelle, ou d’une imitation numérique très incomplète d’un individu. Le jumeau numérique d’une centrale nucléaire, d’une ligne de production industrielle, d’un porte-avion ou d’une éolienne est la reproduction virtualisée de l’ensemble des systèmes, des liaisons de dépendance et des flux imitant, en temps réel, le fonctionnement de l’infrastructure physique. Concrètement, tous les capteurs déployés dans l’entité physique à imiter, produisent de la donnée en direct qui est ensuite collectée, traitée puis réinjectée dans le jumeau numérique. Une fois alimenté par ces données, La réplique virtuelle peut être utilisée pour tester des hypothèses, pour valider des protocoles, pour réaliser des simulations ou des prévisions en accélérant le temps. Le jumeau numérique n’est pas une simple simulation même s’il peut s’appuyer sur des séquences simulées pour imiter son modèle. Il y a une différence d’échelle entre la simulation qui modélise un processus particulier et le jumeau numérique qui imite à l’identique le système via un double flux de données, depuis les capteurs de la source vers son jumeau et en sens inverse. L’intérêt du jumeau par rapport aux simulations partielles réside dans sa capacité à adresser des problèmes complexes qui dépassent le cadre de la simulation. Ils permettent d’améliorer les produits et les processus. Déployée sur l’architecture de données du jumeau numérique, l’intelligence artificielle permet de l’animer, de le rendre dynamique. L’IA agit comme le système nerveux et le cerveau de la réplique.

L’une des questions qui semblait être de la science-fiction, mais que certains chercheurs mettent sur la table, est de savoir si des jumeaux numériques humains pensants sont une possibilité dans le futur. Qu’en est-il ?

D’une manière générale, il faut être très prudent lorsque l’on parle de jumeau numérique humain ou d’avatar dupliquant. Commençons par dresser la liste de ce que l’on ne sait pas encore faire en 2022 (ce qui relève de la fiction) :

Premièrement, nous ne savons pas construire un système informatique qui « pense » comme un humain car nous ne comprenons pas comment le cerveau humain fonctionne ou produit de la pensée.

Deuxièmement, nous ne savons pas construire un système informatique imitant ou simulant la conscience humaine.

Troisièmement, nous ne savons pas encore construire un système informatique qui soit « conscient » de son propre fonctionnement, de ses états, de manière autonome.

Depuis les années 1960, de nombreux travaux de recherche, articles et thèses sur la construction de modèle de conscience artificielle ont permis de faire avancer la connaissance mais n’ont pas abouti à des implémentations satisfaisantes.

Faisons cette fois la liste de ce qui est réalisable en 2022 : nous sommes en mesure de collecter et d’agréger la totalité des données, métadonnées, traces numériques volontaires ou involontaire que nous produisons tout au long de notre vie lors de nos interactions avec les capteurs et systèmes informatiques qui nous entourent. Cet ensemble de données hétérogènes est notre reflet numérique. Il a été étudié et conceptualisé en 2017 (par T.Berthier & B.Teboul) en tant que projection algorithmique globale d’un individu. Le corpus constitué de toutes nos données produites nous caractérise numériquement. Il évolue de la naissance à la mort de l’individu et est une base de connaissance pour le futur jumeau numérique. Lorsque l’on effectue une requête de type « Prénom Nom » sur un moteur de recherche performant (par exemple Google), on obtient un aperçu très incomplet de la projection algorithmique globale de l’individu, référencée par le moteur. Il faut compléter ce premier ensemble de données par celles qui sont issues de chacune de nos interactions journalières avec des objets connectés, des caméras de vidéo-surveillance, des capteurs dans les transports, etc…

La projection algorithmique globale est un bon début pour envisager le jumeau numérique sans tomber dans la science-fiction. Il ne reste plus qu’à « animer » cette projection pour obtenir un système évolutif. Nous y arrivons petit à petit avec le format des avatars évoluant dans des univers virtuels (comme le Metaverse de Meta ou des espaces de simulations immersives pour l’entrainement des pilotes, des chirurgiens, des pompiers ou des combattants). La combinaison de la projection algorithmique globale d’un individu (inerte), des capacités d’apprentissage automatique en temps réel, des capteurs multi-sources et des capacités de calcul, va permettre d’animer le jumeau numérique à un niveau très élémentaire. C’est un premier pas réalisable, à court terme, vers le jumeau numérique.

Quels sont les risques éventuels ou les dérives, notamment éthiques de cette technologie s’il elle arrivait à voir le jour ?

Avant de parler des risques potentiels associés au concept de jumeau numérique, il faut, avant tout, que la réplique virtuelle imite, à un niveau satisfaisant, l’individu à projeter sur le cyberespace. Nous ne savons pas encore approcher (simuler), de près ou de loin, un modèle de conscience synthétique qui pourrait « donner vie » à notre projection algorithmique globale. Par contre, nous allons développer de nouvelles capacités d’apprentissage en streaming qui, alimentées en continu par une multitude de capteurs, vont dynamiser la projection algorithmique d’un individu.

Les risques ne sont pas tous identifiés aujourd’hui. On peut toujours imaginer les troubles névrotiques ou les psychoses schizophréniques qui pourraient intervenir chez un individu fragile ne faisant plus la différence entre l’évolution de son jumeau numérique et sa propre existence. On peut aussi imaginer les cyberattaques potentielles ciblant le jumeau numérique et son original biologique avec toutes les boucles de rétroactions plus ou moins toxiques qui pourraient intervenir lors de cette attaque. Enfin, le jumeau numérique généralisé pourrait être exploité par des systèmes de surveillance de masse au service d’acteurs malveillants ou d’un gouvernement autoritaire.

En face des risques potentiels, il faut aussi prendre en compte les apports et bénéfices du jumeau numérique, notamment pour l’aide à la décision, l’atténuation du risque, la formation et l’éducation ou le suivi médical de l’individu via son jumeau. Plus les interactions entre le jumeau numérique et son modèle biologique se feront dans les deux sens, plus les bénéfices seront importants.

Quelles seraient à l’inverse les possibles intérêts de développer des jumeaux numériques, pensant ou non ?

Répétons-le : un jumeau numérique « pensant » comme un humain relève aujourd’hui de la science-fiction. Les progrès de l’informatique, du calcul et de l’apprentissage automatique vont engendrer des solutions d’IA de plus en plus performantes, de plus en plus fiables, de plus en plus généralistes. Ces évolutions conjointes « data – IA – capteurs – calculs » permettront d’accélérer la vitesse d’évolution du jumeau numérique pour tester des hypothèses, des options, des arbitrages que l’individu source devra réaliser à court ou moyens termes. Cette capacité d’accélérer l’évolution de son propre jumeau numérique ouvre une fenêtre sur la prévision, la réduction des risques et l’optimisations des décisions et de leurs conséquences positives ou négatives. Enfin, le déploiement du jumeau dans des espaces numériques de plus en plus immersifs contribuera à la mobilité virtuelle et à l’épanouissement cyber-physique du l’individu.