Štúdia publikovaná v časopise Frontiers in Neuroscience zistila, že počítač založený na simulácii nervových sietí v mozgu ukázal výsledky podobné tým, ktoré sa dosiahli pri spustení superpočítačov s najlepším softvérom na emuláciu mozgu používaným pri výskume nervových signálov. Pri testovaní presnosti, rýchlosti a spotreby energie má tento jedinečný počítač, SpiNNaker, potenciál prekonať konvenčné superpočítače, pokiaľ ide o rýchlosť a energetickú účinnosť. Cieľom je rozšíriť vedomosti o fungovaní neurónov v mozgu, ktoré sa používajú pri učení a poruchách, ako sú epilepsia a Alzheimerova choroba.
SpiNNaker je schopný poskytnúť podrobné biologické modely kôry (vonkajšia vrstva mozgu, ktorá prijíma a spracúva informácie zo zmyslov) a vytvára výsledky veľmi podobné tým, ktoré sa dosiahli pri spustení emulačných programov na superpočítači, “hovorí Dr. Sacha van Albada, hlavný autor Výskum a vedúci tímu pre teoretickú neuroanatómiu vo výskumnom stredisku Julich v Nemecku. „Schopnosť vykonávať rozsiahle a podrobné neurónové siete rýchlo as nízkymi energetickými výdajmi prispeje k výskumu robotiky, ako aj k štúdiu porúch mozgu.“
Ľudský mozog je veľmi zložitý a obsahuje sto miliárd vzájomne prepojených buniek. Chápeme, ako jednotlivé neuróny a ich komponenty fungujú a ako spolu interagujú, ktoré oblasti mozgu sa používajú na zmyslové vnímanie, činnosť a poznanie. Ale my vieme menej o transformácii nervovej aktivity na správanie, ako napríklad ako sa myšlienka transformuje na pohyb svalov.
Softvér superpočítača pomohol napodobniť signalizáciu medzi neurónmi, ale aj tie najlepšie programy na najrýchlejších počítačoch, ktoré sú dnes, dokážu napodobniť iba 1 percento ľudského mozgu.
„Zatiaľ nie je jasné, ktorá počítačová architektúra je najvhodnejšia na efektívne fungovanie emulátora celého mozgu. Európsky projekt ľudského mozgu a Julichovo výskumné stredisko uskutočnili rozsiahly výskum s cieľom určiť najlepšiu stratégiu pre túto náročnú úlohu. Dnešní superpočítači napodobňujú jednu sekundu skutočných krokov, takže výskum, ako sú vzdelávacie procesy, nie je dnes k dispozícii, vysvetľuje profesor Markus Disman, spoluautor a vedúci oddelenia výpočtovej neurovedy vo výskumnom stredisku Julich. - Existuje veľká priepasť medzi spotrebou energie v mozgu a superpočítačom. Neuromorfné (mozogové) výpočty nám umožňujú pochopiť, ako blízko sa môžeme dostať k energetickej účinnosti mozgu pomocou elektroniky. ““
SpiNNaker, ktorý bol vyvinutý v priebehu pätnástich rokov a je založený na štruktúre a spôsoboch ľudského mozgu, je súčasťou neuromorfickej počítačovej platformy Európskeho výskumného projektu mozgu - pozostáva z pol milióna jednoduchých počítačových prvkov. Vedci porovnali presnosť, rýchlosť a energetickú účinnosť SpiNNakera s NEST, špecializovaným superpočítačovým softvérom používaným na štúdium nervových signálov v mozgu.
„Emulácie, ktoré bežia na SpiNNaker a NEST, vykazujú veľmi podobné výsledky,“hovorí spoluautor Steve Furber, profesor počítačového inžinierstva na University of Manchester. - Po prvýkrát bola takáto podrobná emulácia mozgovej kôry spôsobená pomocou SpiNNaker (alebo akejkoľvek inej neuromorfnej platformy). SpiNNaker obsahuje 600 dosiek kombinujúcich viac ako 500 000 malých procesorov. Emulácia vykonaná v tejto štúdii využívala iba šesť dosiek, čo predstavuje 1% plného výkonu stroja. Naše výsledky pomôžu vylepšiť softvér a znížiť počet použitých dosiek na jednu. ““
Ako hovorí Dr. van Albada: „Tešíme sa na ďalšie emulácie v reálnom čase pomocou takýchto neuromorfných počítačových systémov. V európskom projekte pre výskum mozgu už pracujeme s odborníkmi v oblasti robotiky, ktorí dúfajú, že naše zistenia sa použijú na kontrolu robotov. “
Propagačné video:
Vadim Tarabarko