Blue Brain Project - проект з комп'ютерного моделювання неокортексу людини. Почався в липні 2005 року. Над проектом спільно працюють компанія IBM і Швейцарський Федеральний Технічний Інститут Лозанни ( cole Polytechnique Fdrale de Lausanne - EPFL).


1. Імітаційне моделювання

Основною структурною одиницею неокортексу (нової кори головного мозку) людини є нейронна колонка. Одна така колонка містить порядку 10 3 -10 4 нейронів, дендрити яких проходять через всю висоту колонки. Неокортекс і кожна його колонка складається з 6 шарів. Товщина кожного шару приблизно дорівнює товщині кредитної картки. Кількість шарів грає істотну роль в розумовому процесі. Так, наприклад, у собаки 4 шари нової кори, через що вона не володіє здатністю досить докладно прогнозувати ситуацію і не може обчислити наступне логічне дію.

Проект використовує суперкомп'ютер Blue Gene для моделювання колонок. В кінці 2006 року вдалося змоделювати одну колонку неокортексу молодий щури. При цьому використовувався один комп'ютер Blue Gene і було задіяно 8192 процесора для моделювання 10000 нейронів. Тобто практично один процесор моделював один нейрон. Для з'єднання нейронів було змодельоване порядку 3.10 7 синапсів.

На поточний момент команда працює над "режимом реального часу", при якому 1 секунда реального часу роботи мозку моделюється процесорами за 1 секунду.


1.1. Фаза I

26 листопада 2007 року було оголошено про завершення "Фази I" проекту Blue Brain. Результатами цієї фази є:

  1. Нова модель сіткової структури, яка автоматично, за запитом, генерує нейронну мережу за наданими біологічним даними.
  2. Новий процес симуляції та саморегуляції, який перед кожним релізом автоматично проводить систематичну перевірку і калібрування моделі, для більш точної відповідності біологічній природі.
  3. Перша модель колонки неокортексу клітинного рівня, побудована виключно за біологічними даними.

1.2. 3D візуалізація

У процесі моделювання виходить величезний обсяг даних (сотні гігабайт інформації в секунду), які надзвичайно важко аналізувати. Тому крім паралельної обробки вихідних даних був розроблений інтерфейс 3D візуалізації колонки. Меш-об'єкт візуалізованою колонки (10000 нейронів) містить близько 1 мільярда трикутників і має обсяг в 100 Гб. Модель колонки, з відображенням електричної активності має об'єм порядку 150 Гб. Такий інтерфейс дозволяє візуально аналізувати інформацію електричної активності та виявляти найбільш цікаві зони. Він також дозволяє порівнювати результати, отримані моделюванням з досвідченими результатами, які отримуються шляхом вимірювання мікро електроенцефалограми колонки. Калібрування моделі за рахунок порівняння з реальною біологічної колонкою буде проведена в "Фазі II" проекту.


1.3. Моделювання свідомості

Дослідники не ставлять перед собою завдання змоделювати свідомість. [1]

Якщо свідомість з'являється в результаті критичної маси взаємодій - тоді, це може бути можливо. Але ми дійсно не розуміємо, що є свідомість, тому важко про це говорити.

Оригінальний текст (Англ.)

If consciousness arises because of some critical mass of interactions, then it may be possible. But we really do not understand what consciousness actually is, so it is difficult to say.


2. Команда дослідників

  • Professor Henry Markram - директор проекту. Директор центру Нейронауки і Технологій (Center for Neuroscience & Technology).
  • Dr Robert Bishop - голова.
  • Dr Ronald Cicurel - голова.
  • Dr Felix Schrmann - Project Manager. Також займається дослідженнями в Інституті Мозку і Мислення (Brain Mind Institute, EPFL). Його робота полягає в пошуку альтернативних методів обчислень.
  • Dr Sean Hill - Project Manager. Раніше був членом Biometaphorical Computing Group при IBM TJ Watson Research Center. Область його досліджень - великомасштабні моделі реальної біологічної активності. Досліджує пластичність синапсів, структуру нейромережі, розширення моделі від однієї колонки до повноцінного мозку з режимами сну і неспання.
  • Dr Eric Kronstadt - представник IBM. Член Академії Технологій IBM. Був двічі нагороджений компанією IBM за видатні дослідження. Має три патенти в області структури мікропроцесорів.

3. Публікації

  • Markram, H., 2006. The blue brain project. Nat Rev Neurosci. 7, 153-160.
  • Kozloski, J. et al., Identifying, tabulating, and analyzing contacts between branched neuron morphologies, IBM Journal of Research and Development, Vol 52, Number 1/2, 2008
  • Druckmann, S. et al., A Novel Multiple Objective Optimization Framework for Constraining Conductance-Based Neuron Models by Experimental Data, Frontiers in Neuroscience, Vol. 1, Issue 1, 2007
  • Anwar, H. et al., Capturing neuron mophological diversity. In Computational modeling methods for neuroscientists. E. De Schutter (ed.), MIT Press
  • Hines, M. et al., 2008. Neuron splitting in compute-bound parallel network simulations enables runtime scaling with twice as many processors, J. Comput. Neurosci.
  • Hines, M. et al., 2008. Fully Implicit Parallel Simulation of Single Neurons, J. Comput. Neurosci.

Примітки

  1. Blue Brain Project - bluebrain.epfl.ch