Ajakirjas Frontiers in Neuroscience avaldatud uuringus leiti, et aju närvivõrkude simuleerimisel põhinev arvuti toimis sarnaselt superarvutitega, kus töötab parim närvisignaalide uurimisel kasutatav aju emulatsiooni tarkvara. Täpsuse, kiiruse ja energiatarbimise katsetamisel on sellel ainulaadsel arvutil SpiNNaker võimalik kiiruse ja energiatõhususe osas edestada tavalisi superarvuteid. Selle eesmärk on laiendada teadmisi aju neuronite tööst, mida rakendatakse õppimisel ja selliste häirete korral nagu epilepsia ja Alzheimeri tõbi.
SpiNNaker suudab pakkuda ajukoore (aju välimine kiht, mis võtab vastu ja töötleb meeli sensoorselt) üksikasjalikke bioloogilisi mudeleid, mis annavad tulemustele väga lähedased tulemused, mis saadakse superarvuti emulatsiooniprogrammide käitamisel,”ütleb juhtiv autor dr Sacha van Albada. Saksamaa Julichi uurimiskeskuse teoreetilise neuroanatoomia teadustöötaja ja meeskonnajuht. "Võimalus teostada suuremahulisi ja üksikasjalikke närvivõrke kiiresti ja väikeste energiakuludega aitab kaasa nii robootika kui ka ajuhaiguste uurimisele."
Inimese aju on väga keeruline ja sisaldab sada miljardit omavahel ühendatud rakku. Meil on arusaam, kuidas üksikud neuronid ja nende komponendid töötavad ning kuidas nad üksteisega suhtlevad, milliseid ajupiirkondi kasutatakse sensoorseks tajumiseks, toimimiseks ja tunnetuseks. Kuid me teame vähem närvi aktiivsuse muutumisest käitumiseks, näiteks kuidas mõte muundub lihaste liikumiseks.
Superarvutitarkvara on aidanud jäljendada neuronite vahelist signaalimist, kuid isegi tänapäeval kiireimate arvutite parimad programmid suudavad jäljendada inimese aju ainult 1 protsenti.
„Veel pole selge, milline arvutiarhitektuur sobib kõige paremini kogu aju emulaatori efektiivseks käitamiseks. Euroopa Inimese Aju projekt ja Jülichi teaduskeskus on läbi viinud ulatuslikud uuringud, et selgitada välja selle strateegia jaoks parim strateegia. Tänapäevastel superarvutitel kulub ühe sekundi reaalse tegevuse jäljendamiseks minuteid, nii et sellised uuringud nagu õppeprotsessid pole tänapäeval saadaval, selgitas professor Markus Dizman, Julichi uurimiskeskuse arvutuslike neuroteaduste osakonna kaasautor ja juhataja. - Aju ja superarvuti energiatarbimise vahel on tohutu erinevus. Neuromorfne (ajulaadne) andmetöötlus võimaldab meil mõista, kui lähedale jõuame aju energiatõhususele elektroonikat kasutades."
Viieteistkümne aasta jooksul välja töötatud ning inimaju struktuuril ja viisidel põhinev SpiNNaker, mis on osa Euroopa aju-uuringute projekti neuromorfsest andmetöötlusplatvormist, koosneb poolest miljonist lihtsast arvutielemendist. Teadlased võrdlesid SpiNNakeri täpsust, kiirust ja energiatõhusust NESTiga - spetsiaalse superarvutitarkvaraga, mida kasutatakse ajus närvisignaalide uurimiseks.
"SpiNNakeril ja NEST-il töötavad emulatsioonid näitavad väga sarnaseid tulemusi," ütleb Manchesteri ülikooli arvutitehnika professor Steve Furber. - Esimest korda on selline üksikasjalik ajukoore jäljendamine loodud SpiNNakeri (või mõne muu neuromorfse platvormi) abil. SpiNNaker sisaldab 600 tahvlit, mis ühendavad enam kui 500 000 väikest protsessorit. Selles uuringus tehtud emuleerimisel kasutati ainult kuut tahvlit, mis moodustab 1% masina koguvõimsusest. Meie tulemused aitavad tarkvara täiustada ja vähendada ühe tahvli jaoks kasutatavate tahvlite arvu."
Nagu dr van Albada ütleb: “Me ootame nende neuromorfsete arvutisüsteemide abil rohkem reaalajas emulatsioone. Euroopa aju-uuringute projektis teeme juba koostööd neurobootika spetsialistidega, kes loodavad rakendada meie leide robotite juhtimiseks. “
Reklaamvideo:
Vadim Tarabarko
