Studija objavljena u časopisu otvorenog pristupa Frontiers in Neuroscience otkrila je da je računalo zasnovano na simulaciji neuronskih mreža u mozgu pokazalo rezultate slične onima dobivenim pri pokretanju superračunala s najboljim softverom za emulaciju mozga koji se koristi u istraživanju neuronskih signala. Kada je testirano na točnost, brzinu i potrošnju energije, ovo jedinstveno računalo, SpiNNaker, ima potencijal da nadmaši konvencionalna superračunala u pogledu brzine i učinkovitosti napajanja. Cilj je proširiti znanje o radu neurona u mozgu, u vezi s učenjem i poremećajima poput epilepsije i Alzheimerove bolesti.
SpiNNaker je u mogućnosti pružiti detaljne biološke modele korteksa (vanjskog sloja mozga koji prima i obrađuje informacije iz osjetila), proizvodeći rezultate vrlo bliske onima dobivenim pri pokretanju programa emulacije na superračunalu ", kaže dr. Sacha van Albada, vodeći autor Istraživač i voditelj tima za teorijsku neuroanatomiju u istraživačkom centru Julich u Njemačkoj. "Sposobnost brzog i detaljnog neurološkog povezivanja velikih i detaljnih neuronskih mreža doprinijet će istraživanju robotike i proučavanju poremećaja u mozgu."
Ljudski mozak je vrlo složen i sadrži sto milijardi međusobno povezanih stanica. Imamo razumijevanja kako djeluju pojedini neuroni i njihove komponente i kako međusobno djeluju, koja se područja mozga koriste za osjetilnu percepciju, djelovanje i kogniciju. Ali manje znamo o transformaciji neuronske aktivnosti u ponašanju, kao što je to kako se misao transformira u pokret mišića.
Softver superračunala pomogao je oponašati signalizaciju između neurona, ali čak i najbolji programi na najbržim računalima danas mogu oponašati samo 1 posto ljudskog mozga.
"Još nije jasno koja je računalna arhitektura najprikladnija za učinkovito pokretanje cijelog emulatora mozga. Europski projekt za ljudski mozak i istraživački centar Julich proveli su opsežna istraživanja kako bi utvrdili najbolju strategiju za taj zastrašujući zadatak. Današnjim suračunalima potrebno je nekoliko minuta da oponašaju jednu sekundu stvarnog djelovanja, tako da istraživanja poput procesa učenja danas nisu dostupna, objašnjava profesor Markus Disman, koautor i voditelj Odjela za računalnu neuroznanost u istraživačkom centru u Julichu. - Veliki je jaz između potrošnje energije mozga i superračunala. Neuromorfno računanje (u obliku mozga) omogućava nam da shvatimo koliko se možemo približiti energetskoj učinkovitosti mozga pomoću elektronike."
Razvijen tijekom petnaest godina i zasnovan na strukturi i načinima ljudskog mozga, SpiNNaker - dio neuromorfne računarske platforme Europskog istraživačkog mozga - sastoji se od pola milijuna jednostavnih računalnih elemenata. Istraživači su usporedili SpiNNaker-ovu točnost, brzinu i energetsku učinkovitost s NEST-om, specijaliziranim superračunarskim softverom koji se koristi za proučavanje neuronskih signala u mozgu.
"Emulacije na SpiNNakeru i NEST-u pokazuju vrlo slične rezultate", kaže koautor Steve Furber, profesor računalnog inženjerstva na Sveučilištu u Manchesteru. - Prvi put je napravljena takva detaljna emulacija moždane kore pomoću SpiNNaker-a (ili bilo koje druge neuromorfne platforme). SpiNNaker uključuje 600 ploča u kojima se kombinira više od 500 000 malih procesora. Emulacija izvedena u ovom istraživanju koristila je samo šest ploča, što je 1% pune snage stroja. Naši rezultati pomoći će poboljšati softver i smanjiti broj korištenih ploča na jednu."
Kako kaže dr. Van Albada, „Radujemo se što ćemo napraviti više emulacija u stvarnom vremenu koristeći takve neuromorfne računalne sustave. U Europskom projektu za istraživanje mozga već surađujemo sa stručnjacima iz neuro-robotike koji se nadaju da će svoja otkrića primijeniti na kontrolu nad robotima."
Promotivni video:
Vadim Tarabarko