Un studiu publicat în jurnalul cu acces deschis Frontiers in Neuroscience a descoperit că un computer bazat pe simularea rețelelor neuronale din creier a arătat rezultate similare cu cele obținute atunci când rulează supercomputere cu cel mai bun software de emulare a creierului utilizat în cercetarea semnalului neuronal. Când este testat pentru exactitate, viteză și consum de energie, acest computer unic, SpiNNaker, are potențialul de a depăși supercomputerele convenționale în ceea ce privește viteza și eficiența energetică. Scopul este de a extinde cunoștințele despre funcționarea neuronilor din creier, așa cum se aplică la învățare și tulburări precum epilepsia și boala Alzheimer.
SpiNNaker este capabil să ofere modele biologice detaliate ale cortexului (stratul exterior al creierului care primește și prelucrează informații din simțuri), producând rezultate foarte apropiate de cele obținute atunci când rulează programe de emulare pe un supercomputer , spune Dr. Sacha van Albada, autor principal Lider de cercetare și echipă pentru neuroanatomie teoretică la Centrul de Cercetare Julich din Germania. „Capacitatea de a executa rețele neuronale detaliate pe scară largă și rapid și cu cheltuieli reduse de energie va contribui la cercetarea robotică, precum și la studiul tulburărilor cerebrale.”
Creierul uman este foarte complex și conține o sută de miliarde de celule interconectate. Înțelegem modul în care funcționează neuronii individuali și componentele lor și cum interacționează între ei, ce zone ale creierului sunt utilizate pentru percepția senzorială, acțiunea și cogniția. Dar știm mai puțin despre transformarea activității neuronale în comportament, cum ar fi modul în care gândirea este transformată în mișcare musculară.
Software-ul de supercomputere a ajutat la emularea semnalizării între neuroni, dar chiar și cele mai bune programe de pe cele mai rapide computere de astăzi pot emula doar 1 la sută din creierul uman.
„Încă nu este clar care arhitectura computerului este cea mai potrivită pentru a rula eficient un întreg emulator cerebral. Proiectul european pentru creierul uman și Centrul de cercetare Julich au efectuat cercetări ample pentru a determina cea mai bună strategie pentru această sarcină descurajantă. Supercomputerii de astăzi necesită câteva minute pentru a imula o secundă de acțiune reală, astfel că cercetarea, cum ar fi procesele de învățare, nu este disponibilă astăzi, explică profesorul Markus Disman, co-autor și șeful Departamentului de Neuroștiință Calculațională din Centrul de Cercetare Julich. - Există un decalaj imens între consumul de energie al creierului și supercomputer. Calculele neuromorfe (asemănătoare cu creierul) ne permit să înțelegem cât de aproape putem ajunge la eficiența energetică a creierului folosind electronica.
Dezvoltat peste cincisprezece ani și bazat pe structura și modalitățile creierului uman, SpiNNaker - parte a platformei de calcul neuromorfe a proiectului european de cercetare a creierului - constă din jumătate de milion de elemente de calcul simple. Cercetătorii au comparat precizia, viteza și eficiența energetică a SpiNNaker cu NEST, un software specializat de supercomputer folosit pentru studiul semnalelor neuronale din creier.
"Emulatiile care ruleaza pe SpiNNaker si NEST prezinta rezultate foarte similare", spune coautorul Steve Furber, profesor de inginerie computerizata la Universitatea din Manchester. - Pentru prima dată, o astfel de emulare detaliată a cortexului cerebral a fost produsă prin intermediul SpiNNaker (sau al oricărei alte platforme neuromorfe). SpiNNaker include 600 de placi care combină mai mult de 500.000 de procesoare mici. Emulația efectuată în acest studiu a folosit doar șase plăci, ceea ce reprezintă 1% din puterea maximă a mașinii. Rezultatele noastre vor ajuta la îmbunătățirea software-ului și la reducerea numărului de plăci utilizate la unul singur."
După cum spune Dr. van Albada, „Așteptăm cu nerăbdare să facem mai multe emulări în timp real folosind aceste sisteme de calcul neuromorfe. În cadrul proiectului european de cercetare a creierului, lucrăm deja cu specialiști în neuro-robotică care speră să aplice descoperirile noastre pentru a controla roboții.”
Video promotional:
Vadim Tarabarko
