Blue Brain Project — проект по компьютерному моделированию неокортекса человека. Начался в июле 2005 года. Над проектом совместно работают компания IBM и Швейцарский Федеральный Технический Институт Лозанны (École Polytechnique Fédérale de Lausanne — EPFL).

Имитационное моделирование

Основной структурной единицей неокортекса (новой коры головного мозга) человека является нейронная колонка. Одна такая колонка содержит порядка 10³—10⁴ нейронов, дендриты которых проходят через всю высоту колонки. Неокортекс и каждая его колонка состоит из 6 слоёв. Толщина каждого слоя примерно равна толщине кредитной карточки. Количество слоёв играет существенную роль в мыслительном процессе. Так, например, у собаки 4 слоя новой коры, из-за чего она не обладает способностью достаточно подробно прогнозировать ситуацию и не может вычислить следующее логическое действие.

Проект использует суперкомпьютер Blue Gene для моделирования колонок. В конце 2006 года удалось смоделировать одну колонку неокортекса молодой крысы. При этом использовался один компьютер Blue Gene и было задействовано 8192 процессора для моделирования 10000 нейронов. То есть практически один процессор моделировал один нейрон. Для соединения нейронов было смоделировано порядка 3·10⁷ синапсов.

На текущий момент команда работает над «режимом реального времени», при котором 1 секунда реального времени работы мозга моделируется процессорами за 1 секунду.

Фаза I

26 ноября 2007 года было объявлено о завершении «Фазы I» проекта Blue Brain. Результатами этой фазы являются:

1. Новая модель сеточной структуры, которая автоматически, по запросу, генерирует нейронную сеть по предоставленным биологическим данным.
2. Новый процесс симуляции и саморегуляции, который перед каждым релизом автоматически проводит систематическую проверку и калибровку модели, для более точного соответствия биологической природе.
3. Первая модель колонки неокортекса клеточного уровня, построенная исключительно по биологическим данным.

3D визуализация

В процессе моделирования получается огромный объём данных (сотни гигабайт информации в секунду), которые чрезвычайно тяжело анализировать. Поэтому кроме параллельной обработки исходящих данных был разработан интерфейс 3D визуализации колонки. Меш-объект визуализированной колонки (10000 нейронов) содержит порядка 1 миллиарда треугольников и имеет объём в 100 Гб. Модель колонки, с отображением электрической активности имеет объём порядка 150 Гб. Такой интерфейс позволяет зрительно анализировать информацию электрической активности и выявлять наиболее интересные зоны. Он также позволяет сравнивать результаты, полученные моделированием с опытными результатами, которые получаются путём измерения микроэлектроэнцефалограммы колонки. Калибровка модели за счёт сравнения с реальной биологической колонкой будет проведена в «Фазе II» проекта.

Моделирование сознания

Исследователи не ставят перед собой задачи смоделировать сознание.^[1]

Команда исследователей

• Professor Henry Markram — директор проекта. Директор центра Нейронауки и Технологий (Center for Neuroscience & Technology).
• Dr Robert Bishop — председатель.
• Dr Ronald Cicurel — председатель.
• Dr Felix Schürmann — Project Manager. Также занимается исследованиями в Институте Мозга и Мышления (Brain Mind Institute, EPFL). Его работа заключается в поиске альтернативных методов вычислений.
• Dr Sean Hill — Project Manager. Раньше был членом Biometaphorical Computing Group при IBM T.J. Watson Research Center. Область его исследований — крупномасштабные модели реальной биологической активности. Исследует пластичность синапсов, структуру нейросети, расширение модели от одной колонки до полноценного мозга с режимами сна и бодрствования.
• Dr Eric Kronstadt — представитель IBM. Член Академии Технологий IBM. Был дважды награждён компанией IBM за выдающиеся исследования. Имеет три патента в области структуры микропроцессоров.

Публикации

• 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.

См. также

• Квантовое сознание
• Загрузка сознания
• Коннектом

Примечания