Studie publikovaná v časopise Frontiers in Neuroscience zjistila, že počítač založený na simulaci neuronových sítí v mozku ukázal výsledky podobné těm, které byly získány při běhu superpočítačů s nejlepším softwarem pro emulaci mozku používaným ve výzkumu nervových signálů. Při testování přesnosti, rychlosti a spotřeby energie má tento jedinečný počítač SpiNNaker potenciál překonat konvenční superpočítače z hlediska rychlosti a energetické účinnosti. Cílem je rozšířit znalosti o fungování neuronů v mozku, které se aplikují na učení a poruchy, jako je epilepsie a Alzheimerova choroba.
SpiNNaker je schopen poskytovat podrobné biologické modely kůry (vnější vrstva mozku, která přijímá a zpracovává informace ze smyslů) a vytváří výsledky velmi podobné výsledkům získaným při spuštění emulačních programů na superpočítači, “říká Dr. Sacha van Albada, hlavní autor Výzkum a vedoucí týmu pro teoretickou neuroanatomii ve výzkumném středisku Julich v Německu. „Schopnost provádět rozsáhlé a podrobné neuronové sítě rychle as nízkými výdaji energie přispěje k výzkumu robotiky a ke studiu mozkových poruch.“
Lidský mozek je velmi složitý a obsahuje sto miliard propojených buněk. Chápeme, jak jednotlivé neurony a jejich komponenty fungují a jak spolu navzájem interagují, které oblasti mozku se používají pro smyslové vnímání, jednání a poznání. Víme však méně o přeměně nervové aktivity na chování, jako je například přeměna myšlenky na pohyb svalů.
Superpočítačový software pomohl emulovat signalizaci mezi neurony, ale i ty nejlepší programy na nejrychlejších počítačích dnes dokáží emulovat pouze 1 procento lidského mozku.
„Dosud není jasné, která počítačová architektura je nejvhodnější pro efektivní provoz celého emulátoru mozku. Evropský projekt pro lidský mozek a Julichovo výzkumné středisko provedly rozsáhlý výzkum s cílem určit nejlepší strategii pro tento skličující úkol. Dnešní superpočítačové si napodobují jednu sekundu skutečné akce, takže výzkum, jako jsou procesy učení, není dnes k dispozici, vysvětluje profesor Markus Disman, spoluautor a vedoucí oddělení výpočetní neurologie ve výzkumném centru Julich. - Existuje obrovská propast mezi spotřebou energie v mozku a superpočítači. Neuromorfní (mozku podobný) výpočetní systém nám umožňuje pochopit, jak blízko se můžeme dostat k energetické účinnosti mozku pomocí elektroniky. “
SpiNNaker, který byl vyvinut v průběhu patnácti let a je založen na struktuře a způsobech lidského mozku, je součástí neuromorfní výpočetní platformy Evropského výzkumu mozku - sestává z půl milionu jednoduchých výpočetních prvků. Vědci porovnali přesnost, rychlost a energetickou účinnost SpiNNakeru s NEST, specializovaným superpočítačovým softwarem používaným ke studiu nervových signálů v mozku.
„Emulace běžící na SpiNNaker a NEST ukazují velmi podobné výsledky,“říká spoluautor Steve Furber, profesor počítačového inženýrství na University of Manchester. - Poprvé byla taková podrobná emulace mozkové kůry vytvořena pomocí SpiNNaker (nebo jakékoli jiné neuromorfní platformy). SpiNNaker zahrnuje 600 desek kombinujících více než 500 000 malých procesorů. Emulace prováděná v této studii používala pouze šest desek, což je 1% plného výkonu stroje. Naše výsledky pomohou vylepšit software a snížit počet použitých desek na jednu. “
Jak říká Dr. van Albada: „Těšíme se na další emulace v reálném čase pomocí těchto neuromorfních počítačových systémů. V Evropském projektu výzkumu mozku již pracujeme s odborníky na neuromotoriky, kteří doufají, že naše poznatky uplatníme na řízení robotů. “
Propagační video:
Vadim Tarabarko