«Большие данные» как новая парадигма в моделировании мозга

Big Data / Новости События
автор: Андрей Васильков  18 февраля 2014

Руководители европейского проекта Human Brain (HBP) объявили о заключении множества новых партнерских программ на общую сумму в €8,3 млн. Совместная работа с исследователями из США обсуждалась на ежегодной конференции, проводимой в Чикаго Американской ассоциацией содействия развитию науки (AAAS 2014).

Среди докладчиков были представители ведущих европейских и американских научных учреждений. Генри Маркрэм (Henry Markram) из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) пояснил, какова связь «больших данных» и нейрофизиологии в проекте HBP: «Суперкомпьютерное моделирование внутренней работы мозга позволяет выполнять измерения и манипуляции, невозможные в лаборатории. Оно открывает путь к новому типу научных экспериментов».

Объём данных, доступных в нейробиологии, становится всё больше. Ключевой проблемой остаётся их обработка и поиск взаимосвязей. Поэтому Карлхайнц Майер (Karlheinz Meier) из Гейдельбергского университета выделяет визуализацию данных о работе мозга в самостоятельную задачу. Для её решения предлагается вычислительная система Neuromorphic. Она объединяет в себе наиболее реалистичные компьютерные модели с технологиями обработки «больших данных». Neuromorphic, по словам Майера, создаёт новую парадигму вычислений, которая больше похожа на методы обработки информации самим мозгом: «Мозг обладает способностью эффективно выполнять обработку данных, невозможную даже на самых мощных компьютерах. При этом он потребляет около 30 ватт».

Весной прошлого года администрация президента США утвердила десятилетнюю программу US BRAIN, разработанную Департаментом здравоохранения. Она объединяет усилия различных научных коллективов по детальному изучению головного мозга человека. Конечной целью программы ставится создание компьютерной модели, отображающей работу каждого нейрона. Стоимость проекта оценивается в $3 млрд.

Кристоф Кох (Christof Koch) представлял научную группу Института мозга, основанного Полом Аленом в Сиэтле. Сейчас его основное направление — проект по изучению мозга на клеточном уровне.

Исследователи пытаются понять особенности структуры и функций мозга с помощью компьютерного моделирования, отображая на карте состояние и взаимосвязь между отдельными клетками. Структурный анализ выполняется на нейронах мышей, функциональный — по записи ЭЭГ и другим сведениям о мозговой активности добровольцев.

Собрав все полученные данные, группа Кристофера Коха получила компьютерную модель, в которой ячейки соединяются, кодируют, передают и обрабатывают информацию подобно тому, как это делают нейроны в головном мозге. В рамках проекта планируется собрать и передать в открытый доступ все полученные наборы данных, а также описание методов работы с ними.

Подобная работа ведётся группой Джорджа Чёрча (George Church) из Гарвардского университета. Она также работает над программными инструментами, способными описать в компьютерной модели каждый нейрон и отобразить на цифровом атласе мозга активные взаимосвязи между ними при различных процессах мышления.

Шон Хилл (Sean Hill), выступавший на AAAS 2014 от имени коллектива EPFL, рассказал о создании в рамках проекта HBP нейроинформационной платформы. Она станет тем инструментом, который позволит связать разрозненные экспериментальные данные воедино, аннотировать атласы мозга и создавать ссылки на определённые участки коры больших полушарий.

Сет Грант (Seth Grant) из Эдинбургского университета добавил, что нейроинформационная платформа используется для исследования молекулярных процессов, лежащих в основе биохимии мозга. К примеру, многие изменения при шизофрении и аутизме сопровождаются образованием в тканях мозга суперкомплексов из определённых белков.

Все эти проекты стали возможны благодаря развитию технологий обработки «больших данных». Изучение работы головного мозга человека считается одной из самых сложных научных проблем. Её решение поможет в лечении множества неврологических и психических заболеваний. Оно будет способствовать появлению имплантируемых нейрочипов и созданию новых вычислительных технологий. Благодаря нейрофизиологии мы сможем получить более глубокое представление о том, что именно делает нас людьми.

Поделиться
Поделиться
Tweet
Google
 
Читайте также
Когнитивные технологии IBM: на пути к искусственному мозгу
Когнитивные технологии IBM: на пути к искусственному мозгу
Интерфейсы «мозг-компьютер»: практика применения и перспективы
Интерфейсы «мозг-компьютер»: практика применения и перспективы
Искусственный человеческий мозг за 1 млрд евро
Искусственный человеческий мозг за 1 млрд евро
Хостинг "ИТ-ГРАД"
© ООО "Компьютерра-Онлайн", 1997-2017
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на "Компьютерру" обязательна.
«Партнер Рамблера» Почта защищена сервером "СПАМОРЕЗ" Хостинг "Fornex"