40 minut pracy i 83 tys. procesorów, by symulować 1 sekundę aktywności fragmentu mózgu

To już przynajmniej konkretne liczby, dobrze obrazujące, jak wciążdalecy jesteśmy od symulowania ludzkich mózgów w czasie rzeczywistym.Uczeni z japońskiego Okinawa Institute of Technology GraduateUniversity oraz niemieckiego Forschungszentrum Jülich podjęli siępróby symulacji aktywności największej jak do tej pory siecineuronowej, wykorzystując do tego celu FujitsuK computer – maszynę o mocy obliczeniowej 10,5 PFLOPS,zajmującą jeszcze w zeszłym roku pierwsze miejsce na liście Top500superkomputerów.Ponad 80 tysięcy procesorów Sparc64 VIIIfx (2 GHz, 8 rdzeni) iokoło 1 petabajt pamięci RAM pozwoliły na symulację jednej sekundyaktywności 1,74 miliarda komórek nerwowych, połączonych poprzez 10,4biliona synaps. Połączenia międzyneuronalne wygenerowano losowo,przyznając każdemu z nich po 24 bajty pamięci dla utworzeniarealistycznego modelu przekazywania sygnałów. Czas wyliczania tejsymulacji jednej sekundy – około 40 minut.[img=brain-opener]Jak wynika z badań drHerculano-Houzel, przeciętny ludzki mózg ma około 86 mld neuronów(często cytowana wcześniej liczba ponad 100 mld okazała się naukowymmitem, bezzasadnie cytowanym z jednego artykułu do drugiego). Jeśliwięc uznać wyniki badań brazylijskich neurologów za wiążące, tosymulacja na Fujitsu K była odpowiednikiem około 2% ludzkiej siecineuronowej. Przy założeniu, że czas obliczeń rośnie liniowo z liczbąwęzłów sieci (co jest ryzykownym założeniem), symulacja jednejsekundy aktywności sieci o złożoności porównywalnej z ludzkim mózgiemwymagałaby ponad 33 godzin pracy superkomputera Fujitsu K.A mimo to badacze z zespołu pracującego pod kierownictwem prof.Markusa Diesmanna są podnieceni wynikami symulacji, przeprowadzonejza pomocą opensource'owego oprogramowaniaNEST i będącej zaledwie formą benchmarku, mającego ustalić, comożna dla nauk o mózgu zrobić za pomocą obecnej generacjipetaflopsowych superkomputerów, jak rozwijać oprogramowanie dosymulacji sieci neuronowych, i co będzie można zrobić w przyszłości.Diesmann jest przekonany, że kolejna generacja superkomputerów,osiągająca moc obliczeniową liczoną w eksaflopsach, umożliwisymulację całego ludzkiego mózgu na poziomie neuronalnym.Jednak już dziś symulacje wykonane na K i innych superkomputerachmogą przynieść interesujące wyniki. Prof. Kenji Doya, przewodzącyprojektowi mającemu na celu zrozumienie mechanizmów chorobyParkinsona przekonany jest, że połączone symulacje mózgu i układumięśnio-szkieletowego na komputerze K mogą pomóc w zrozumieniu, jaksystem nerwowy kontroluje ruch organizmu.Sukces niemiecko-japońskiego zespołu jest dobrą wiadomością dlasponsorowanego przez Unię Europejską HumanBrain Project, w którym badacze z École polytechnique fédérale deLausanne i Heidelberg University spożytkują grant w wysokości 1,2 mldeuro właśnie na symulacje mózgu na superkomputerach, by stworzyćprzełomowe technologie z zakresu medycznej informatyki,neuromorficznych platformobliczeniowych ineurorobotyki. Jest to drugi co do wielkości projekt badawczy w UniiEuropejskiej (drugim jest projekt związany z wykorzystaniem grafenu wtechnologiach IT).