A Frontiers in Neuroscience nyílt hozzáférésű folyóiratban közzétett tanulmány megállapította, hogy az agy ideghálózatainak szimulációjára épülő számítógép hasonlóan működik, mint a szuperszámítógépek, amelyek a neurális jelkutatásban használt legjobb agyemulációs szoftvert használják. A pontosság, a sebesség és az energiafogyasztás tesztelése után ez az egyedülálló számítógép, a SpiNNaker, a sebesség és az energiahatékonyság szempontjából meghaladja a hagyományos szuperszámítógépek teljesítményét. A cél az agy idegsejtjeinek működésével kapcsolatos ismeretek kiterjesztése a tanuláshoz és olyan rendellenességekhez, mint például az epilepszia és az Alzheimer-kór.
A SpiNNaker képes a kéreg részletes biológiai modelljére (az agy külső rétege, amely az érzékektől információkat fogad el és dolgoz fel), és nagyon közel áll azokhoz az eredményekhez, amelyeket az emulációs programok futtatásakor egy szuperszámítógépen végeznek”- mondja Dr. Sacha van Albada, vezető szerző Az elméleti neuroanatómia kutatója és csoportvezetője a németországi Julich Kutatóközpontban. "A nagyszabású, részletes neurális hálózatok gyors és alacsony energiafelhasználással történő végrehajtásának képessége hozzájárul majd a robotika kutatásához és az agyi rendellenességek tanulmányozásához."
Az emberi agy nagyon összetett és száz milliárd összekapcsolt sejtet tartalmaz. Megértjük, hogy az egyes neuronok és alkotóelemeik hogyan működnek, és hogyan lépnek kölcsönhatásba egymással, mely agyi területeket használják szenzoros észleléshez, működéshez és megismeréshez. De kevesebbet tudunk arról, hogy az idegi tevékenység hogyan alakul át viselkedés formájában, például arról, hogy a gondolat miként alakul át az izommozgássá.
A szuperszámítógép szoftver segített a neuronok közötti jelátvitel emulációjában, de manapság a leggyorsabb számítógépek legjobb programjai is csak az emberi agy 1% -át emulálhatják.
„Még nem világos, melyik számítógépes architektúra a legmegfelelőbb egy egész agy emulátor hatékony működtetéséhez. Az Európai Emberi Agy projekt és a Julich Kutatóközpont kiterjedt kutatást végzett a legmegfelelőbb stratégia meghatározására e félelmetes feladat számára. A mai szuperszámítógépek percek alatt elképesztik a valós cselekmények egy másodpercét, így a kutatási folyamatok, mint például a tanulási folyamatok, ma nem állnak rendelkezésre - magyarázza Markus Disman professzor, a Julich Kutatóközpont Számítógépes idegtudományi Tanszék társszerzője és vezetője. - Nagyon nagy a különbség az agy energiafogyasztása és a szuperszámítógép között. A neuromorf (agyszerű) számítástechnika lehetővé teszi számunkra, hogy megértsük, milyen közel érhetjük el az agy energiahatékonyságát az elektronika segítségével."
Tizenöt év alatt kifejlesztett, az emberi agy szerkezetén és módszerein alapuló SpiNNaker - az Európai Agykutatási Projekt neuromorf számítási platformjának része - félmillió egyszerű számítási elemből áll. A kutatók összehasonlították a SpiNNaker pontosságát, sebességét és energiahatékonyságát a NEST-rel, egy speciális szuperszámítógép szoftverrel, amelyet az agy idegjeleinek tanulmányozására használtak.
"A SpiNNakeren és a NEST-en futó emulációk nagyon hasonló eredményeket mutatnak" - mondja Steve Furber, a társszerző, a Manchester University egyetemi számítógépmérnöki professzora. - Ez az első alkalom, hogy az agykéreg ilyen részletes emulációját a SpiNNaker (vagy bármilyen más neuromorf platform) segítségével állítottuk elő. A SpiNNaker 600 táblát tartalmaz, amelyek több mint 500 000 kis processzort kombinálnak. A tanulmányban elvégzett emuláció csak hat táblát használt, ami a gép teljes teljesítményének 1% -a. Eredményeink elősegítik a szoftver fejlesztését és az egyetlen táblázatok számának csökkentését."
Mint Dr. van Albada mondja: „Reméljük, hogy több valós idejű emulációt végezhetünk ezekkel a neuromorf számítási rendszerekkel. Az európai agykutatási projektben már együtt dolgozunk a neuro-robotika szakembereivel, akik reméljük, hogy eredményeinket a robotok irányítására használhatják.”
Promóciós videó:
Vadim Tarabarko
