Cуперкомпьютер за 1 млрд евро - симуляция мозга человека (11 фото)

Еврокомиссия одобрила финансирование самого крупного и амбициозного проекта по симуляции человеческого мозга. Проект Human Brain Project объединит усилия европейских учёных на 2013-2023 гг и предварительно оценивается в 1,19 млрд евро. Нейробиология (neuroscience) — наука, изучающая устройство, функционирование, развитие, генетику, биохимию, физиологию и патологии мозга. Исследования в этой области проводят во многих странах научными институтами и частными компаниями. Они генерируют огромный поток данных. Но в последние годы стало понятно, что понадобятся ещё десятилетия, прежде чем мы сможем досконально изучить и задокументировать каждый ген, протеин, клетку и синапс, задействованные в работе такого сложного агрегата как человеческий мозг, в разных условиях, разном возрасте, под воздействием всех возможных патологий (болезней). Это огромная работа. Фактически, мы находимся только в самом начале пути. Поэтому, для упрощения работы учёных нужно создать общую стандартную модель человеческого мозга, на базе которой и будут проводиться исследования. Нужно объединить в одну базу тот огромный массив информации, собранный к настоящему времени — и двигаться дальше.

Human Brain Project — это совместный проект, в котором примут участия десятки университетов из разных государств Евросоюза, а также США, Израиля и других стран. Цель проекта — создать единую открытую платформу для экспериментов с симуляцией функций человеческого мозга, некий единый открытый фреймворк. Можно будет разработать и новые компьютерные модели эмуляции, и тестировать новые методы лечения болезней.



Проект Human Brain Project должен стать стандартной платформой для исследователей. Предполагается, что симуляции мозга позволит на порядок ускорить экспериментальные исследования. Если добавить в базу всю информацию, которая уже собрана в рамках экспериментов, то в будущем модель можно использовать для симуляции других экспериментов.



Первая «разгонная» фаза займёт 2,5 года и начнётся в конце 2013 г., координация проекта возложена на Федеральную политехническую школу Лозанны (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne), Швейцария.

Ниже — иллюстрации некоторых экспериментов в области нейробиологии от разных научных групп, принимающих участие в проекте Human Brain Project.

1. Сгенерированная 3D-модель сети нейронов, синим цветом обозначены «спящие» нейроны, красным — активные.



2. 3D-модель отдельного нейрона



3. Работа 1000 пирамидальных нейронов во время компьютерной симуляции, синим цветом обозначены «спящие» нейроны, красным — активные



4. Симуляция полного кортикального модуля (колонки кортекса) — группы нейронов, расположенная в коре головного мозга перпендикулярно его поверхности. В пределах одной миниколонны нейроны имеют одинаковое предназначение. На иллюстрации показаны 50% всех ячеек модуля



5. Полный кортикальный модуль



6. Флуоресцентная фотография отдела CA1 гиппокампа и части неокортекса (справа вверху). Синим цветом обозначены клеточные ядра, жёлтым цветом — процессы в глиальных клетках



7. Нейроморфный чип, содержащий 384 «нейрона» и 100 000 «синапсов», работает примерно в 100 тыс. раз быстрее, чем биологический аналог. Возможно, подобные микросхемы станут основой будущего суперкомпьютера. Чип спроектирован специалистами Гейдельбергского университета, Германия



8. Дизайн нейроморфного чипа



9. Плата SpiNNaker с 48-ю узлами и 864 процессорными ядрами ARM, способна в реальном времени обсчитывать модель процессов, происходящие в мозгу пчелы. Система масштабируемая, возможно соединение вместе множества плат SpiNNaker