Blue Brain Project

Blue Brain Project
Grundare	IBM och EPFL
Plats	Lausanne , Schweiz
Hemsida	Blue Brain Project
Mediafiler på Wikimedia Commons

Blue Brain Project  är en datorsimulering av den mänskliga hjärnan. Startade i juli 2005. IBM och det schweiziska federala tekniska institutet i Lausanne ( École Polytechnique Fédérale de Lausanne  - EPFL) arbetar med projektet .

Syftet med projektet

Målet med projektet är att utveckla de biologiska algoritmer, vetenskapliga processer och program som behövs för att skapa en fungerande datormodell av hjärnan. År 2024 förväntar sig forskarna att göra en komplett modell av mushjärnan på cellnivå. [ett]

Den grundläggande strukturella enheten i neocortex är neurala kolonnen . En sådan kolonn innehåller cirka 10 3 -10 4 neuroner, vars dendriter passerar genom hela höjden av kolonnen. Den nya cortexen och var och en av dess kolumner består av 6 lager [2] . Tjockleken på varje lager är ungefär lika tjock som ett kreditkort .

Projektet använder Blue Gene superdator för att modellera kolumnerna. I slutet av 2006 simulerades en kolumn av neocortex hos en ung råtta framgångsrikt. I det här fallet användes en Blue Gene -dator och 8192 processorer användes för att simulera 10 000 neuroner. Det vill säga nästan en processor simulerade en neuron. Cirka 3⋅10 7 synapser modellerades för att koppla ihop neuroner.

Teamet arbetar för närvarande med "realtidsläge", där 1 sekunds hjärnaktivitet i realtid simuleras av processorer på 1 sekund.

Fas I

Den 26 november 2007 tillkännagavs slutförandet av "Fas I" av Blue Brain-projektet. Resultaten av denna fas är:

1. En ny rutnätsstrukturmodell som automatiskt, på begäran, genererar ett neuralt nätverk från den tillhandahållna biologiska data.
2. En ny simulerings- och självregleringsprocess som automatiskt systematiskt kontrollerar och kalibrerar modellen före varje release för att bättre matcha den biologiska naturen.
3. Den första kolumnmodellen på cellnivå av neocortex , byggd enbart från biologiska data.

Fas II

Den 8 oktober 2015 publicerades en artikel i den refererade tidskriften Cell, där projektgruppen beskrev i detalj sin modelleringsmetod, beskrev en modell av flera mikrokolumner och gjorde ett antal förutsägelser om strukturen hos mikrokretsen och beteendet. av neuroner beroende på förändringen i ingångsparametrar. [3]

3D-visualisering

Under modelleringsprocessen erhålls en enorm mängd data (hundratals gigabyte information per sekund), som är extremt svåra att analysera. Därför utvecklades, förutom parallell bearbetning av utgående data, ett 3D-kolonnvisualiseringsgränssnitt. Nätobjektet i den renderade kolumnen (10 000 neuroner) innehåller cirka 1 miljard trianglar och har en kapacitet på 100 GB. Kolumnmodellen, med visning av elektrisk aktivitet, har en volym på cirka 150 GB. Ett sådant gränssnitt låter dig visuellt analysera informationen om elektrisk aktivitet och identifiera de mest intressanta zonerna. Det låter dig också jämföra resultaten som erhålls genom simuleringen med de experimentella resultaten som erhålls genom att mäta kolonnens mikroelektroencefalogram . Kalibrering av modellen genom jämförelse med en riktig biologisk kolonn utfördes i projektets "fas II".

Simulering av medvetande

Forskare ger sig inte i uppgift att modellera medvetande . [fyra]

Om medvetandet uppstår som ett resultat av en kritisk massa av interaktioner, så kan det vara möjligt. Men vi förstår inte riktigt vad medvetande är , så det är svårt att prata om det.

Originaltext  (engelska)[ visaDölj] Om medvetande uppstår på grund av någon kritisk massa av interaktioner, så kan det vara möjligt. Men vi förstår verkligen inte vad medvetande faktiskt är, så det är svårt att säga.

Forskargrupp

• Professor Henry Markram  är projektledare. Direktör för Center for Neuroscience & Technology (Center for Neuroscience & Technology).
• Dr Robert Bishop  är ordförande.
• Dr Ronald Cicurel  är ordförande.
• Dr Felix Schürmann  - Projektledare. Han forskar också vid Brain Mind Institute (EPFL). Hans uppgift är att hitta alternativa beräkningsmetoder.
• Dr Sean Hill  - projektledare. Tidigare medlem av Biometaphorical Computing Group vid IBM TJ Watson Research Center. Området för hans forskning är storskaliga modeller av verklig biologisk aktivitet. Utforskar plasticiteten hos synapser, strukturen av det neurala nätverket, utbyggnaden av modellen från en kolumn till en fullfjädrad hjärna med sömn- och vakenhetslägen.
• Dr Eric Kronstadt  är en IBM-representant. Medlem av IBM Technology Academy. Tilldelades två gånger av IBM för enastående forskning. Har tre patent inom området mikroprocessorstruktur.

Publikationer

• Markram, H., 2006. The blue brain project. Nat Rev Neurosci . 7, 153-160.
• Kozloski, J. et al., Identifiera, tabellera och analysera kontakter mellan grenade neuronmorfologier, IBM Journal of Research and Development, Vol 52, nummer 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, nummer 1, 2007
• Anwar, H. et al., Capturing neuron mophological diversity. I Computational modeling methods for neuroscientists. E. De Schutter (red.), MIT Press
• Hines, M. et al., 2008. Neurondelning i beräkningsbundna parallella nätverkssimuleringar möjliggör körtidsskalning med dubbelt så många processorer, J. Comput. neurosci.
• Hines, M. et al., 2008. Fullständigt implicit parallell simulering av enstaka neuroner, J. Comput. neurosci.

Se även

• kvantmedvetande
• Ladda upp medvetande
• Connectome
• Human Brain Project

Anteckningar

1. ↑ FAQ - Blue Brain Project . — "Målet är att vara banbrytande för simulering av neurovetenskap genom att utveckla alla biologiska algoritmer, vetenskapliga processer och programvara som behövs för att digitalt rekonstruera och simulera hjärnan. <...> Runt 2024 siktar Blue Brain Project på att ha nått en modell på cellnivå av en hel mushjärna. Det kommer att vara ett första utkast på cellulär detaljnivå. Med andra ord, en digital modell med alla neuroner (cirka 100 miljoner), de flesta typer av neuroner (cirka 1 000 olika typer) i den morfologiska detaljen (med alla deras trädliknande grenar) och de flesta synapser som de bildar ( runt en biljon). Hämtad 11 november 2021. Arkiverad från originalet 11 november 2021. (obestämd)
2. ↑ Anatoly Buchin. Blue brain project: anslutningar och kaos . Biomolekyl. Hämtad 15 mars 2019. Arkiverad från originalet 14 april 2018. (ryska)
3. ↑ Henry Markram , Eilif Muller, Srikanth Ramaswamy, Michael W. Reimann, Marwan Abdellah. Rekonstruktion och simulering av Neocortical Microcircuitry  (engelska)  // Cell. - 2015. - 8 oktober ( vol. 163 , utg. 2 ). — S. 456–492 . - doi : 10.1016/j.cell.2015.09.029 . Arkiverad från originalet den 5 februari 2018.
4. ↑ Blå hjärnan projekterar . Hämtad 5 maj 2022. Arkiverad från originalet 19 mars 2019. (obestämd)

Länkar

• När kommer den konstgjorda hjärnan att skapas?
• Blue Brain Project: Connections and Chaos
• The Blue Brain Project är ett av vår tids mest ambitiösa projekt.

Ordböcker och uppslagsverk	Universalis