شبیه سازی مغز یک موش با یک ابررایانه
ايسنا/ پژوهشگران" دانشگاه منچستر" پس از سالها تلاش شبانه روزي موفق به توسعه و تکميل يک ابررايانه شدند. پس از ۱۲ سال کار و تلاش پژوهشگران "دانشگاه منچستر" (University of Manchester) انگلستان ساخت يک ابر رايانه به نام " SpiNNaker " را تکميل کردند. نام اين ابررايانه به معناي "طراحي شبکه عصبي اسپايکينگ" (Spiking Neural Network Architecture) است. اين ابررايانه ميتواند کارهاي داخلي يک ميليارد نورون را از طريق يک ميليون واحد پردازش شبيه سازي کند. مغز انسان حاوي حدود ۱۰۰ ميليارد نورون است که سيگنال ها را از طريق صدها تريليون سيناپس مبادله مي کند. در حالي که اين اعداد بسيار بزرگ به نظر ميرسند، يک شبيه ساز مغز ديجيتالي بيش از مقدار زيادي انرژي که براي پردازش خام اين دادهها نياز دارد، به انرژي فراتري هم براي بازانديشي راديکال طراحي کامپيوتر استاندارد نياز دارد. پروفسور "استفن فوربر" (Stephen Furber)، رهبر اين پروژه گفت: نورونهاي مغز به طور معمول داراي چندين ورودي هستند و برخي از آنها نيز داراي يک چهارم يک ميليون ورودي هستند. بنابراين مسئله ارتباط است نه محاسبات. رايانههاي با کارايي بالا در فرستادن دادههاي بزرگ از يک مکان به مکان ديگر، بسيار سريع و بسيار خوب عمل ميکنند اما مدل سازي عصبي نيازمند ارسال دادههاي بسيار کوچک از يک مکان به تعداد زيادي مکان ديگر است که اين مدل ارتباطي بسيار متفاوت است. محققان اين مسئله را با طراحي يک معماري موازي که در آن هر يک از هسته ها قادر به ارسال اطلاعات کوچک (تا فقط ۷۲ بيت) هستند، حل نمودند. هر يک از هسته ها قادر به ارسال اطلاعات توسط يک شبکه ارتباطي داخلي به مقصد هستند. با استفاده از اين معماري، اين ابررايانه به راحتي ميتواند ۱۰۰ ميليون نورون در مغز موش را شبيه سازي کند. فوبر در ادامه افزود: براي ساخت مدل مغز يک موش، ما بايد به طور کلي هر نورون و ارتباط آن با هر نورون ديگر در مغز را بدانيم، در عمل اين يک مقدار قابل قبول داده براي جمع آوري است، اما ما بايد توزيع آماري انواع نورون ها و داده هاي اتصال آماري را نيز انجام دهيم. اگر چه نقشه برداري يک به يک تمام نورونها ممکن است به همين زودي رخ ندهد، اما پژوهشگران ميتوانند يک مدل کامپيوتري از قشر بصري يک موش را بسازند. اين سيستم همچنين داراي پتانسيل بالايي براي شناسايي فعاليتهاي سطح بالا مانند يادگيري در داخل مغز است. پژوهشگران هم چنين از اين سيستم براي شبيه سازي ناحيه اي از مغز به نام "عقدههاي قاعدهاي" (Basal Ganglia) که در بيماري پارکينسون نقش مهمي را ايفا ميکنند، استفاده کردند. در حقيقت، اين فناوري ميتواند در زمينه پزشکي، به ويژه در زمينه آزمايشات دارويي، بسيار مفيد باشد. عقدههاي قاعدهاي که هستههاي قاعدهاي نيز خوانده ميشوند از پنج هسته زيرقشري مغز تشکيل شدهاند. عقدههاي قاعدهاي از اين نظر داراي اهميت هستند که نقش مهمي در عمل کنترل حرکتي ايفا ميکنند. هستههاي اين ناحيه به دليل ارتباطاتي که با هم و ديگر قسمتهاي مغز دارند، در کنترل حرکت شرکت ميکنند، اگرچه پيام مستقيم به طناب نخاعي جهت کنترل حرکتي نميدهند. عقدههاي قاعدهاي پيامهاي اوليه را از قشر مغز ميگيرند و پيامهاي خود را از راه تالاموس به قسمتهاي مختلف قشر مغز ميفرستند. فوبر و ديگر پژوهشگران در حال حاضر بر روي کامپيوتر نسل دوم، "SpiNNaker۲"، کار مي کنند که کامپيوتر مذکور از تکنولوژي ارتقاء يافته سيليکون براي ارسال دادهها با سرعت ۱۰ برابر سرعت فعلي استفاده ميکند.