Projekt Modrý mozek

Projekt Modrý mozek
Zakladatelé	IBM a EPFL
Umístění	Lausanne , Švýcarsko
webová stránka	Projekt Modrý mozek
Mediální soubory na Wikimedia Commons

Projekt Blue Brain  je počítačová simulace lidského mozku. Zahájeno v červenci 2005. Na projektu pracují IBM a Švýcarský federální technický institut v Lausanne ( École Polytechnique Fédérale de Lausanne  - EPFL) .

Účel projektu

Cílem projektu je vyvinout biologické algoritmy, vědecké postupy a programy potřebné k vytvoření funkčního počítačového modelu mozku. Do roku 2024 vědci očekávají, že vytvoří kompletní model myšího mozku na buněčné úrovni. [jeden]

Základní strukturní jednotkou neokortexu je neurální sloupec . Jeden takový sloupec obsahuje asi 10 3 -10 4 neuronů, jejichž dendrity procházejí celou výškou sloupce. Nový kortex a každý jeho sloupec se skládá ze 6 vrstev [2] . Tloušťka každé vrstvy je přibližně tloušťka kreditní karty .

Projekt využívá k modelování sloupů superpočítač Blue Gene . Koncem roku 2006 se podařilo nasimulovat jeden sloupec neokortexu mladého potkana. V tomto případě byl použit jeden počítač Blue Gene a bylo použito 8192 procesorů k simulaci 10 000 neuronů. To znamená, že téměř jeden procesor simuloval jeden neuron. Bylo modelováno asi 3⋅107 synapsí pro spojení neuronů.

Tým aktuálně pracuje na „režimu reálného času“, ve kterém je 1 sekunda mozkové aktivity v reálném čase simulována procesory za 1 sekundu.

Fáze I

26. listopadu 2007 bylo oznámeno dokončení „Fáze I“ projektu Blue Brain. Výsledky této fáze jsou:

1. Nový model struktury mřížky , který automaticky na požádání generuje neuronovou síť z poskytnutých biologických dat.
2. Nový proces simulace a samoregulace, který automaticky systematicky kontroluje a kalibruje model před každým uvolněním, aby lépe odpovídal biologické povaze.
3. První sloupcový model neokortexu na buněčné úrovni , vytvořený výhradně z biologických dat.

Fáze II

Dne 8. října 2015 byl v recenzovaném časopise Cell publikován článek, ve kterém projektový tým podrobně popsal svůj přístup k modelování, popsal model několika mikrokolon a učinil řadu předpovědí o struktuře mikroobvodu a chování. neuronů v závislosti na změně vstupních parametrů. [3]

3D vizualizace

Během procesu modelování se získává obrovské množství dat (stovky gigabajtů informací za sekundu), které je extrémně obtížné analyzovat. Proto bylo kromě paralelního zpracování odchozích dat vyvinuto rozhraní pro 3D vizualizaci sloupců. Objekt mesh renderovaného sloupce (10 000 neuronů) obsahuje asi 1 miliardu trojúhelníků a má kapacitu 100 GB. Sloupový model se zobrazením elektrické aktivity má objem cca 150 GB. Takové rozhraní umožňuje vizuálně analyzovat informace o elektrické aktivitě a identifikovat nejzajímavější zóny. Umožňuje také porovnat výsledky získané simulací s experimentálními výsledky, které jsou získány měřením mikroelektroencefalogramu kolony . Kalibrace modelu porovnáním s reálnou biologickou kolonou byla provedena ve „Fázi II“ projektu.

Simulace vědomí

Výzkumníci si nekladou za úkol modelovat vědomí . [čtyři]

Pokud se vědomí objeví jako výsledek kritického množství interakcí, pak to může být možné. Ale ve skutečnosti nerozumíme tomu, co je vědomí , takže je těžké o tom mluvit.

Původní text  (anglicky)[ zobrazitskrýt] Pokud vědomí vznikne kvůli nějaké kritické mase interakcí, pak to může být možné. Ale opravdu nerozumíme tomu, co vědomí vlastně je, takže těžko říct.

Výzkumný tým

• Profesor Henry Markram  je ředitelem projektu. Ředitel Centra pro neurovědy a technologie (Center for Neuroscience & Technology).
• Dr. Robert Bishop  je předsedou.
• Dr. Ronald Cicurel  je předsedou.
• Dr Felix Schürmann  - projektový manažer. Věnuje se také výzkumu v Brain Mind Institute (EPFL). Jeho úkolem je najít alternativní metody výpočtu.
• Dr Sean Hill  - projektový manažer. Dříve člen Biometaphorical Computing Group ve výzkumném centru IBM TJ Watson. Oblastí jeho výzkumu jsou rozsáhlé modely skutečné biologické aktivity. Zkoumá plasticitu synapsí, strukturu neuronové sítě, rozšíření modelu z jednoho sloupce na plnohodnotný mozek s režimy spánku a bdění.
• Dr Eric Kronstadt  je zástupcem IBM. Člen IBM Technology Academy. Byl dvakrát oceněn IBM za mimořádný výzkum. Má tři patenty v oblasti struktury mikroprocesorů.

Publikace

• Markram, H., 2006. Projekt modrého mozku. Nat Rev Neurosci . 7, 153-160.
• Kozloski, J. a kol., Identifikace, tabelování a analýza kontaktů mezi morfologiemi rozvětvených neuronů, IBM Journal of Research and Development, Vol 52, Number 1/2, 2008
• Druckmann, S. a kol., A Novel Multiple Objective Optimization Framework for Constraining Conductance-Based Neuron Models by Experimental Data, Frontiers in Neuroscience, Vol. 1, vydání 1, 2007
• Anwar, H. a kol., Zachycování mofologické diverzity neuronů. In Metody výpočetního modelování pro neurovědce. E. De Schutter (ed.), MIT Press
• Hines, M. a kol., 2008. Rozdělení neuronů v simulacích paralelních sítí vázaných na výpočet umožňuje škálování za běhu s dvojnásobným počtem procesorů, J. Comput. neurosci.
• Hines, M. a kol., 2008. Plně implicitní paralelní simulace jednotlivých neuronů, J. Comput. neurosci.

Viz také

• kvantové vědomí
• Nahrávání vědomí
• Connectom
• Projekt lidského mozku

Poznámky

1. ↑ FAQ - Blue Brain Project . — „Cílem je propagovat simulační neurovědu vývojem všech biologických algoritmů, vědeckých procesů a softwaru potřebného k digitální rekonstrukci a simulaci mozku. <...> Kolem roku 2024 má projekt Blue Brain za cíl dosáhnout modelu celého myšího mozku na buněčné úrovni. Bude to první návrh na buněčné úrovni detailů. Jinými slovy, digitální model se všemi neurony (kolem 100 milionů), většinou typů neuronů (kolem 1000 různých typů) v morfologických detailech (se všemi jejich stromovými větvemi) a většinou synapsí, které tvoří ( kolem bilionu). Získáno 11. listopadu 2021. Archivováno z originálu dne 11. listopadu 2021. (neurčitý)
2. ↑ Anatolij Buchin. Projekt modrého mozku: spojení a chaos . Biomolekula. Získáno 15. března 2019. Archivováno z originálu 14. dubna 2018. (Ruština)
3. ↑ Henry Markram , Eilif Muller, Srikanth Ramaswamy, Michael W. Reimann, Marwan Abdellah. Rekonstrukce a simulace neokortikálních mikroobvodů  (anglicky)  // Cell. - 2015. - 8. října ( roč. 163 , vyd. 2 ). — S. 456–492 . - doi : 10.1016/j.cell.2015.09.029 . Archivováno z originálu 5. února 2018.
4. ↑ Projekt Blue Brain . Získáno 5. května 2022. Archivováno z originálu dne 19. března 2019. (neurčitý)

Odkazy

• Kdy bude vytvořen umělý mozek?
• Projekt Blue Brain: Spojení a chaos
• Projekt Blue Brain je jedním z nejambicióznějších projektů současnosti.

Slovníky a encyklopedie	Universalis