IBM и EPFL объединяют усилия для раскрытия тайн сознания
В течение следующих двух лет ученые обеих организаций, используя колоссальные вычислительные мощности суперкомпьютера IBM eServer Blue Gene, будут совместно создавать детальную модель нейронной структуры новой коры головного мозга (неокортекса), самой большой и самой сложной части человеческого мозга. Постепенно включая в проект моделирование других частей мозга, ученые, в конечном счете, надеются построить точную компьютерную модель мозга в целом.<br /><br />
<br /><br />
По сути, мы не так много мало знаем о том, как работает мозг. С помощью этой модели ученые смогут осуществлять компьютерное моделирование работы мозга на молекулярном уровне для выяснения того, как устроены такие внутренние процессы, как мышление, понимание и память. Ученые также надеются лучше понять, как и почему в мозгу происходят сбои определенных микроцепей, являющиеся причиной таких психиатрических расстройств, как аутизм, шизофрения и депрессия.<br /><br />
<br /><br />
“Моделирование мозга на клеточном уровне - это сложнейшая задача, требующая учета сотен тысяч параметров, - говорит глава проекта, профессор EPFL Генри Маркрам (Henry Markram). - IBM имеет уникальный опыт в моделировании биологических процессов и самых совершенных суперкомпьютерных технологиях. Соединяя наши ресурсы и опыт, мы приступаем к одной из самых амбициозных исследовательских инициатив в истории нейробиологии.”<br /><br />
<br /><br />
Профессор Маркрам является основателем Института мозга и мышления EPFL, где за более чем 10 лет исследований и лабораторных экспериментов накоплен самый полный в мире комплекс эмпирических данных по микроархитектуре неокортекса.<br /><br />
<br /><br />
Исследователи IBM планируют, используя свой опыт моделирования сложных биологических систем, построить на основе этих данных действующую трехмерную модель, воссоздающую высокоскоростные внутримозговые электрохимические взаимодействия. Система, работающая на 4 стойках Blue Gene, позволит осуществлять трехмерное моделирование происходящих в мозгу процессов с недостижимой до сих пор точностью.<br /><br />
<br /><br />
“Значительно превосходя по быстродействию все другие существующие в мире суперкомпьютерные системы, Blue Gene предоставляет в распоряжение ученых беспрецедентные вычислительные возможности, - заявил Тилак Агервала (Tilak Agerwala), вице-президент IBM Research по системам. - Важна даже не сама чистая производительность, а ее применение для ускорения инноваций и открытий в науке, технике и бизнесе”.<br /><br />
<br /><br />
Д-р Маркрам ожидает, что применение суперкомпьютера Blue Gene для проведения экспериментов в реальном времени позволит существенно ускорить темпы исследований мозга. “При наличии точной компьютерной модели мозга значительную часть предварительных проверок и работы по планированию, которые обычно требуются для крупного эксперимента, можно осуществлять "в цифровом виде", а не в лаборатории. В некоторых случаях, по нашим оценкам, Blue Gene позволит за несколько секунд проводить работу, которая в лаборатории потребовала бы целого дня исследований”.<br /><br />
<br /><br />
Система, которая будет установлена в EPFL, будет сравнима по размерам с четырьмя бытовыми холодильниками и при пиковой вычислительной производительности не менее 22,8 триллионов операций с плавающей запятой в секунду (22,8 терафлопс) станет одним из наиболее мощных суперкомпьютеров в мире.<br /><br />
<br /><br />
На первом этапе проекта планируется построить программную модель одной колонки - элементарного модуля неокортекса. Неокортекс составляет около 85% общей массы головного мозга человека. Именно его считают ответственным за когнитивные функции - язык, обучение, память и сложное мышление. Точная модель колонки неокортекса - это необходимый первый шаг к моделированию мозга в целом и "мостик", связывающий генетический, молекулярный и когнитивный уровни функционирования мозга. На втором и последующих этапах планируется расширить модель, включив в нее цепи из других участков мозга, а, в конечном счете, весь мозг в целом.<br /><br />
<br /><br />
В соответствии с соглашением, заключенным с IBM, часть времени Blue Gene будет выделяться на другие перспективные исследовательские проекты. В рамках одного из таких проектов исследователи Цюрихской лаборатории IBM вместе с учеными из институтов физики сложных материалов и наноструктурной физики EFPL будут заниматься исследованиями будущих полупроводниковых технологий, идущих на смену КМОП, способных обеспечить дальнейшее уменьшение размеров полупроводниковых компонентов и процессоров - в частности, углеродных нанотрубок.<br /><br />
<br /><br />
Другая группа исследователей EPFL будет с помощью Blue Gene изучать возможности плазменных технологий получения энергии. Еще одна группа будет использовать Blue Gene для исследования конформаций белковых молекул и их роли в развитии болезни Крейцфельда-Якоба (коровьего бешенства) и других заболеваний.<br /><br />
<br /><br />