Έργο Ανθρώπινου Εγκεφάλου: Νέα Έρευνα για την Εξασκική Υπολογιστική Ισχύ

Οι επιστήμονες στο Έργο Ανθρώπινου Εγκεφάλου (HBP) έχουν περιγράψει σε một νέο ερευνητική εργασία πώς οι προόδους στις νευροεπιστήμες απαιτούν υψηλής υπολογιστικής τεχνολογίας και θα χρειαστούν τελικά εξασκική υπολογιστική ισχύ.

Το Έργο Ανθρώπινου Εγκεφάλου είναι το μεγαλύτερο έργο επιστημών του εγκεφάλου στην Ευρώπη και είναι ένα από τα μεγαλύτερα ερευνητικά έργα που έχουν χρηματοδοτηθεί από την Ευρωπαϊκή Ένωση. Το έργο ερευνά τον εγκέφαλο και τις ασθένειές του με τη χρήση πολύ προηγμένων μεθόδων από πεδία όπως η υπολογιστική, η νευροπληροφορική και η τεχνητή νοημοσύνη (AI).

Υπερυπολογιστές ως Εργαλείο για τον Εγκέφαλο

Η Katrin Amunts είναι μια από τις επιστήμονες και Επιστημονική Διευθύντρια του Έργου Ανθρώπινου Εγκεφάλου, Διευθύντρια του Ινστιτούτου Ερευνών του Εγκεφάλου C. και O. Vogt, Πανεπιστημιακή Κλινική Ντίσελντορφ και Διευθύντρια του Ινστιτούτου Νευροεπιστημών και Ιατρικής (INM-1) στο Ερευνητικό Κέντρο Γιούλιχ.

“Η κατανόηση του εγκεφάλου σε όλες τις сложότητες του απαιτεί ερευνες από πολλαπλά επίπεδα – από την γενετική, τα κύτταρα και τις συνάψεις μέχρι το επίπεδο του ολόκληρου οργανισμού,” λέει η Amunts. “Αυτό σημαίνει εργασία με μεγάλες ποσότητες δεδομένων, και οι υπερυπολογιστές γίνονται ένα απαραίτητο εργαλείο για την αντιμετώπιση του εγκεφάλου.”

Ο Thomas Lippert είναι Διευθυντής του Κέντρου Υπερυπολογιστών του Γιούλιχ και ηγέτης της υπερυπολογιστικής στο HBP.

“Είναιएक ενδιαφέρουσα εποχή για τους υπερυπολογιστές,” λέει ο Lippert. “Λαμβάνουμε πολλές νέες αιτήσεις από ερευνητές της νευροεπιστημονικής κοινότητας που χρειάζονται ισχυρή υπολογιστική για την αντιμετώπιση της phứcικότητας του εγκεφάλου. Σε απάντηση, αναπτύσσουμε νέα εργαλεία που προορίζονται για την έρευνα του εγκεφάλου.”

Υπάρχουν περίπου 86 δισεκατομμύρια νευρώνες που αποτελούν τρισεκατομμύρια σημεία επαφής στο ανθρώπινο εγκέφαλο. Με την απεικόνιση ολόκληρου του εγκεφάλου σε κυτταρική ανάλυση, μπορεί να παραχθεί δεδομένα στην τάξη των幾 Petabytes. Eine ηλεκτρονική μικροσκοπία του ολόκληρου εγκεφάλου θα οδηγήσει σε περισσότερα από ένα Exabyte δεδομένων.

“Η έρευνα του εγκεφάλου, η ιατρική και οι τεχνολογίες της πληροφορίας αντιμετωπίζουν προκλήσεις που μπορούν να αντιμετωπιστούν μόνο με την συνδυασμένη δύναμη όλων των τριών τομέων,” προσθέτει η Amunts.

Προκλήσεις Δεδομένων στις Νευροεπιστήμες

Η ερευνητική υποδομή του Έργου Ανθρώπινου Εγκεφάλου EBRAINS επικεντρώνεται στην αντιμετώπιση της μεγάλης προκλήσης δεδομένων στις νευροεπιστήμες. Μέσω αυτής της υποδομής, υπάρχουν πολλά εργαλεία, δεδομένα και υπολογιστικές υπηρεσίες διαθέσιμες στους ερευνητές του εγκεφάλου. Μπορούν να έχουν πρόσβαση σε υπερυπολογιστικά συστήματα μέσω της ομοσπονδιακής υποδομής Fenix, η οποία έχει δημιουργηθεί από τα κορυφαία Κέντρα Υπερυπολογιστών της Ευρώπης.

Η Ευρώπη αναμένεται να αναπτύξει τα πρώτα δύο υπερυπολογιστικά συστήματα εξασκικής ισχύος μέσα στα επόμενα πέντε χρόνια. Τα υπερυπολογιστικά συστήματα θα αγοραστούν από την Ευρωπαϊκή Κοινή Υπερυπολογιστική Πρωτοβουλία (EuroHPC JU), η οποία είναι μια κοινή πρωτοβουλία μεταξύ της ΕΕ, των ευρωπαϊκών χωρών και ιδιωτικών εταίρων.

“Η κοινότητα ερευνών του εγκεφάλου είναι έτοιμη να χρησιμοποιήσει αυτά τα συστήματα εξασκικής ισχύος,” συμπεραίνει η Amunts.