Проучване, публикувано в списанието за отворен достъп Frontiers in Neuroscience, установи, че компютър, базиран на симулиране на невронни мрежи в мозъка, изпълнява подобно на суперкомпютрите, работещи с най-добрия софтуер за емулация на мозъка, използван при изследване на невронни сигнали. Когато е тестван за точност, скорост и консумация на енергия, този уникален компютър, SpiNNaker, има потенциал да превъзхожда конвенционалните суперкомпютри по отношение на скоростта и енергийната ефективност. Целта е да се разширят познанията за работата на невроните в мозъка, прилагани при обучението и нарушения като епилепсия и болест на Алцхаймер.
SpiNNaker е в състояние да предостави подробни биологични модели на кората (външния слой на мозъка, който приема и обработва информация от сетивата), като произвежда резултати много близки до тези, получени при стартиране на програми за емулация на суперкомпютър “, казва д-р Саша ван Албада, водещ автор Изследователски и екипен ръководител по теоретична невроанатомия в изследователския център в Юлич в Германия. „Способността да се изпълняват мащабни, подробни невронни мрежи бързо и с ниски енергийни разходи ще допринесе за изследване на роботиката, както и за изследване на мозъчни разстройства.“
Човешкият мозък е много сложен и съдържа сто милиарда взаимосвързани клетки. Разбираме как функционират отделните неврони и техните компоненти и как те си взаимодействат помежду си, кои области на мозъка се използват за сетивно възприятие, действие и познание. Но ние знаем по-малко за превръщането на нервната активност в поведение, като например как мисълта се трансформира в движение на мускулите.
Суперкомпютърният софтуер е помогнал да се емулира сигнализирането между невроните, но дори най-добрите програми на най-бързите компютри днес могат да емулират само 1% от човешкия мозък.
„Все още не е ясно коя компютърна архитектура е най-подходяща за ефективно управление на цял мозъчен емулатор. Европейският проект за човешкия мозък и Изследователският център в Юлич проведоха обширни изследвания, за да определят най-добрата стратегия за тази плашеща задача. Днешните суперкомпютри отнемат минути, за да подражават на една секунда от реални действия, така че изследванията като учебни процеси днес не са достъпни, обяснява проф. Маркус Дисман, съавтор и ръководител на катедрата по компютърна невронаука в изследователския център в Юлич. - Има голяма разлика между консумацията на енергия на мозъка и суперкомпютъра. Невроморфните (подобни на мозъка) изчисления ни позволяват да разберем колко близо можем да стигнем до енергийната ефективност на мозъка, използвайки електроника."
Разработен в продължение на петнадесет години и базиран на структурата и начините на човешкия мозък, SpiNNaker - част от невроморфната изчислителна платформа на Европейския мозъчен проект - се състои от половин милион прости изчислителни елемента. Учените сравняват точността, скоростта и енергийната ефективност на SpiNNaker с NEST, специализиран софтуер за суперкомпютър, използван за изследване на невронни сигнали в мозъка.
„Емулациите, работещи на SpiNNaker и NEST, показват много сходни резултати“, казва съавторът Стив Фърбър, професор по компютърна техника в Манчестърския университет. - За първи път такава подробна емулация на мозъчната кора е произведена с помощта на SpiNNaker (или друга невроморфна платформа). SpiNNaker включва 600 платки, комбиниращи повече от 500 000 малки процесори. Емулацията, извършена в това проучване, използва само шест дъски, което е 1% от пълната мощност на машината. Нашите резултати ще помогнат за подобряване на софтуера и намаляване на броя на използваните дъски до един."
Както казва д-р ван Албада, „Очакваме с нетърпение да направим повече емулации в реално време, използвайки тези невроморфни изчислителни системи. В Европейския проект за изследване на мозъка вече работим със специалисти по невроботика, които се надяват да приложат нашите открития за контрол на роботи."
Промоционално видео:
Вадим Тарабарко