Pētījumā, kas publicēts atvērtās piekļuves žurnālā Frontiers in Neuroscience, atklājās, ka dators, kura pamatā ir smadzeņu neironu tīklu imitēšana, darbojās līdzīgi superdatoriem, kas darbināja labāko smadzeņu emulācijas programmatūru, ko izmanto neironu signālu izpētē. Pārbaudot precizitāti, ātrumu un enerģijas patēriņu, šim unikālajam datoram - SpiNNaker - ātruma un enerģijas efektivitātes ziņā ir iespējas pārspēt tradicionālos superdatorus. Mērķis ir paplašināt zināšanas par smadzeņu neironu darbību, ko piemēro mācībām un tādiem traucējumiem kā epilepsija un Alcheimera slimība.
SpiNNaker spēj nodrošināt detalizētus garozas bioloģiskos modeļus (smadzeņu ārējais slānis, kas saņem un apstrādā informāciju no maņām), sniedzot ļoti līdzīgus rezultātus, kas iegūti, palaižot emulācijas programmas ar superdatoru,”saka galvenā autore Dr. Sacha van Albada Teorētiskās neiroanatomijas pētnieks un grupas vadītājs Jūlijas pētniecības centrā Vācijā. "Spēja ātri un ar maziem enerģijas izdevumiem izpildīt liela mēroga, detalizētus neironu tīklus veicinās robotikas pētījumus, kā arī smadzeņu darbības traucējumu izpēti."
Cilvēka smadzenes ir ļoti sarežģītas un satur simts miljardus savstarpēji savienotu šūnu. Mums ir izpratne par to, kā darbojas atsevišķi neironi un to komponenti un kā tie mijiedarbojas viens ar otru, kuras smadzeņu zonas tiek izmantotas maņu uztverei, darbībai un izziņai. Bet mēs zinām mazāk par neironu aktivitātes pārveidošanu uzvedībā, piemēram, kā doma tiek pārveidota par muskuļu kustību.
Superdatora programmatūra ir palīdzējusi līdzināties signalizācijai starp neironiem, taču pat labākās programmas mūsdienās ātrākajos datoros var atdarināt tikai 1 procentu no cilvēka smadzenēm.
“Pagaidām nav skaidrs, kura datora arhitektūra ir vispiemērotākā vesela smadzeņu emulatora efektīvai darbināšanai. Eiropas Cilvēka smadzeņu projekts un Jülich pētījumu centrs ir veikuši plašus pētījumus, lai noteiktu labāko stratēģiju šim drausmīgajam uzdevumam. Šodienas superdatoriem ir nepieciešamas minūtes, lai atdarinātu vienas sekundes reālu darbību, tāpēc tādi pētījumi kā mācību procesi šodien nav pieejami, skaidro profesors Markuss Dismans, Jūlijas pētniecības centra Skaitļošās neirozinātnes nodaļas līdzautors un vadītājs. - Pastāv milzīga plaisa starp smadzeņu un superdatora enerģijas patēriņu. Neiromorfiska (smadzenēm līdzīga) skaitļošana ļauj mums saprast, cik tuvu mēs varam sasniegt smadzeņu energoefektivitāti, izmantojot elektroniku."
SpiNNaker, kas ir izstrādāts piecpadsmit gadu laikā un balstās uz cilvēka smadzeņu struktūru un veidiem, ir daļa no Eiropas smadzeņu izpētes projekta neiromorfiskās skaitļošanas platformas, sastāv no pusmiljona vienkāršu skaitļošanas elementu. Pētnieki salīdzināja SpiNNaker precizitāti, ātrumu un enerģijas efektivitāti ar NEST - specializētu superdatoru programmatūru, ko izmanto smadzeņu neirālo signālu izpētei.
"Emulācijas, kas darbojas ar SpiNNaker un NEST, rāda ļoti līdzīgus rezultātus," saka līdzautors Stīvs Furbers, Mančestras universitātes datortehnikas profesors. - Pirmoreiz tik detalizēta smadzeņu garozas emulācija tika izveidota ar SpiNNaker (vai jebkuru citu neiromorfisku platformu). SpiNNaker ietilpst 600 dēļi, kas apvieno vairāk nekā 500 000 mazu procesoru. Šajā pētījumā veiktajā emulācijā tika izmantoti tikai seši dēļi, kas ir 1% no mašīnas pilnās jaudas. Mūsu rezultāti palīdzēs uzlabot programmatūru un samazināt izmantoto dēļu skaitu līdz vienam."
Kā saka Dr. van Albada: “Mēs ceram veikt vairāk reāllaika emulāciju, izmantojot šīs neiromorfiskās skaitļošanas sistēmas. Eiropas smadzeņu izpētes projektā mēs jau sadarbojamies ar neirobootikas speciālistiem, kuri cer mūsu atklājumus pielietot robotiem.”
Reklāmas video:
Vadims Tarabarko