Blue Gene Supercomputer: von der Proteinsynthese bis zum menschlichen Gehirnmodell • Wissenschaftsnachrichten zu "Elementen" • Informationstechnologie, Biologie

Blue Gene Supercomputer: Von der Proteinsynthese zur menschlichen Gehirnmodellierung

IBM und Forscher vom Schweizerischen Polytechnischen Institut in Lausanne versuchten erstmals, das menschliche Gehirn bis auf molekulare Ebene zu modellieren.

Blue Gene / L Supercomputerdiagramm (Bild von www.research.ibm.com)

Für die Gehirnmodellierung wird der Blue Brain Supercomputer verwendet, die Blue Gene / L Supercomputerversion ist tausendmal leistungsstärker als das berühmte Deep Blue, mit dem Weltmeister Garry Kasparov 1997 Schach spielte. (Die erste Mission von Blue Gene war es, das komplizierteste rechnerische Problem zu lösen, den Prozess der Synthese komplexer Proteine ​​wie Hämoglobin aus Ketten biochemischer Komponenten gemäß dem in DNA eingebetteten Programm auf der Grundlage physikalischer Gesetze zu prognostizieren. Die Organisatoren des Blue Brain-Projekts hoffen darauf es ist besser, einige Aspekte der Arbeit des menschlichen Geistes zu verstehen, wie Wahrnehmung, Erinnerung und vielleicht sogar das Bewusstsein selbst, schreibt das Magazin New Scientist.

Neocortex-Säule (Bild von bluebrainproject.epfl.ch)

Laut Henry Markham, Direktor des Brain and Mind Institute der Schweizerischen Polytechnischen Schule in Lausanne (EPFL), könnte Blue Brain das erste Modell der Welt seinSimulieren der Gehirnaktivität, während immer noch genügend Rechenleistung vorhanden ist (und Blue Gene Peak-Leistung erreicht 22,8 Billionen Gleitkommaoperationen pro Sekunde), um in Echtzeit zu arbeiten. Zusätzlich zum Nachweis des Prozesses der "elektrischen Kodierung", der vom Gehirn wahrgenommen wird, das seine "Realität" umgibt, kann Blue Brain eine Hilfe bei der Identifizierung "schlechter" Teile des Gehirns bieten, deren Auftreten die Entwicklung von Geisteskrankheiten wie Autismus, Schizophrenie und verschiedenen depressiven Zuständen mit sich bringt.

Trotz der Bedeutung der "eisernen" Komponente des Blue Brain wird der Kern des Projekts wiederum das vollständigste Computermodell des Neokortex der Welt sein (der neueste, "höhere" Teil des Gehirns). Beim Menschen nimmt die Oberfläche des Neokortex 95,6% der gesamten Hirnrinde ein ), für deren Schaffung die Markham-Gruppe ein ganzes Jahrzehnt brauchte. Unter Verwendung modernster Technologien konnten die Wissenschaftler die Prinzipien der elektrischen Wechselwirkung einzelner Neuronen untersuchen und eine Reihe von Regeln erstellen, die Verbindungen zwischen Neuronen verschiedener Typen simulieren.Um eine solche "Karte" zu erstellen, mussten die Forscher die dünnsten Abschnitte des Mäusegehirns verwenden, die sorgfältig elektrisch erkundet wurden.

Gleich zu Beginn des Projekts wollen die Organisatoren die elektrische Struktur der "Neocortex-Lautsprecher" modellieren – neuronale Mikroschaltungen, von denen der Neokortex nach einigen Vorstellungen aus einem Aggregat besteht. Jede dieser 0,5 × 2 mm großen Spalten enthält von 10.000 bis 70.000 Neuronen, abhängig von der Art des Säugetiers.

Die erste Phase des Projekts wird als abgeschlossen betrachtet, nachdem das Verhalten der Säulen "kartiert" und modelliert wurde. Basierend auf den erhaltenen Daten wird ein Modell des gesamten Neokortex (und letztlich des Gehirns selbst) sowie ein molekulares Modell seiner Neuronen erstellt. Nach vorläufigen Berechnungen wird es mindestens zehn Jahre dauern, um ein voll funktionsfähiges Modell des menschlichen Gehirns zu erstellen. Erst danach kann das fertige "Produkt" in wissenschaftlichen Experimenten verwendet werden.


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