Začíná největší projekt tvorby simulace lidského mozku

Karel Javůrek  |  Technika

Kolem roku 2020 bychom měli mít první superpočítače s výkonem podobným lidskému mozku. The Human Brain Project startuje nákladný 10letý plán na simulaci lidského mozku v počítači.

V článku Výpočetní výkon: od mozku až k superpočítačům jsme podrobně rozebrali nutnost a vývoj výkonu počítačů, který se zvyšuje rychlostí přibližně tisíckrát za deset let.

Několik projektů se zabývá výzkumem v oblasti simulace lidského mozku v počítači, ale většinou jde o malé projekty s rozpočty v milionech dolarů. Příchod prvního superpočítače s výkonem v řádu EXAFLOPS se dočkáme kolem roku 2020 a tento hrubý výpočetní výkon bude schopen simulovat celý jeden lidský mozek, se všemi neurony a synapsemi.

Jedná se ale o hrubý výkon, nedílnou součástí je i učení takového simulovaného mozku, protože se vlastně bude jednat o nenaprogramovaný mozek, podobně jako u právě narozeného dítěte. A právě pro výzkum této oblasti, aby bylo pokud možno co nejvíce věcí připraveno do příštích deseti let, se zaměřuje zatím největší globální projekt The Human Brain Project.

Největší výzkum za 1,2 miliard Eur

Na začátku tohoto měsíce oznámila švýcarská univerzita Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne odstartování projektu The Human Brain Project (dále jen HBP), který má být nejambicióznějším projektem v oblasti výzkumu simulace lidského mozku v počítači v historii lidstva.

Rozpočet pro tento projekt je přes 1,2 miliard Eur (1,6 miliard dolarů), v přepočtu přibližně 30 miliard korun. Na projektu bude spolupracovat celkem 135 institucí v rámci celé Evropy, mezi kterými budou týmy se specializací na neurovědu, počítače, robotiku, umělou inteligenci a další, kteří budou oblast zkoumat v rámci šesti technologických sekcí (neuroinformatika, superpočítačová architektura, zdravotní informatika, neuromorphic computinh, neurorobotika).

Každá oblast je důležitá pro úspěšný vývoj takto komplexního úkolu, kterým je simulace lidského mozku se všemi jeho vlastnostmi.

Tip: The Human Brain Project je možné sledovat na Twitteru, Facebooku a Youtube

První výsledky za tři roky

Vzhledem k úsilí a rozpočtu však nebude nutné čekat deset let k nějakému výsledku, ale už v průběhu výzkumu bude možné konkrétní výsledky použít například pro efektivnější léčbu některých nemocí lidského mozku pomocí nových forem léků. Efekt chyb DNA na případný vývoj nemocí v mozku je také jednou z oblastí, která bude v hledáčku.

Platforma pro výzkum by měla být připravena přibližně v roce 2016, kdy sice ještě vědci nebudou mít k dispozici potřebný výpočetní výkon, ale měli by mít již připravenou testovací platformu a koncept architektury pro stavbu superpočítače se schopností simulace nejmenších částí mozku, přes jednotlivé funkční bloky až po celý mozek jako takový.

První testovací prototyp superpočítače by měl mít výpočetní výkon kolem 50 PFLOPS a 50 PB paměti. To znamená přibližně dvacetinu výkonu finálního superpočítače, který by měl stačit na kompletní simulaci lidského mozku.

První fáze systému bude umět simulovat přibližně čtyři miliony neuronů (lidský mozek má přibližně 100 miliard neuronů) a miliardu synapsí. Část výzkumu bude vycházet ze staršího projektu SpiNNaker, o kterém jsme psali v článku Simulace části mozku pomocí milionu procesorů ARM.

Finální superpočítač tak bude založen především na specializovaných neuronových čipech, které poskytnou efektivnější výkon určený pro simulaci neuronů a celé neuronové sítě mozku.

V lidském mozku je přibližně 100 miliard neuronů, ze kterých budou v první fázi projektu simulovány asi čtyři miliony.
V lidském mozku je přibližně 100 miliard neuronů, ze kterých budou v první fázi projektu simulovány asi čtyři miliony.

Obrovský tým a společný cíl

Jak už se ukázalo v minulosti, velký počet týmů s konkrétní specializací, velký rozpočet a společný cíl mohou vést k výraznému posunu znalostí v různých oblastech, ať už se jedná o výzkum atomové energie nebo třeba aktuálně největší urychlovač částic LHC v CERNu, který zkoumá nejmenší částice a fungování hmoty.

K efektivní simulaci mozku nestačí jen spojit velké množství čipů a rychlé propojení s velkou pamětí, protože výsledek by nebyl příliš efektivní. HBP se tak zaměřil i na samotnou architekturu a složení případného superpočítače, takže pokud půjde vše podle předpokladů, přibližně do deseti let by simulace celého mozku měla být k dispozici.

Vzhledem k exponenciálnímu výkonu to ale znamená, že v rámci dalších deseti let budeme mít k dispozici superpočítač schopný simulovat tisíc lidských mozků zároveň (nebo jeden lidský mozek tisíckrát výkonnější) a v roce 2040 by to už mělo být v rozsahu jednoho milionu lidských mozků.

Ať už to ale bude o pár let dříve nebo později, lidský mozek bude postupně ztrácet náskok v dovednostech a výkonu. Jakmile ale dojde i k poražení efektivity (cena/výkon), bude to začátek skutečné evoluční revoluce.

Nejčtenější