Το Πρόγραμμα Ανθρώπινου Εγκεφάλου Δημοσιεύει Νέα Εργασία για την Εξασκική Ισχύ Υπολογισμού

Οι επιστήμονες στο Πρόγραμμα Ανθρώπινου Εγκεφάλου (HBP) έχουν περιγράψει σε μια νέα ερευνητική εργασία πώς οι προόδους στις νευροεπιστήμες απαιτούν υψηλής υπολογιστικής τεχνολογίας και θα χρειαστούν τελικά εξασκική ισχύ υπολογισμού.

Το Πρόγραμμα Ανθρώπινου Εγκεφάλου είναι το μεγαλύτερο ερευνητικό πρόγραμμα επιστημών του εγκεφάλου στην Ευρώπη και είναι ένα από τα μεγαλύτερα ερευνητικά προγράμματα που έχουν χρηματοδοτηθεί από την Ευρωπαϊκή Ένωση. Το πρόγραμμα 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 Προγράμματος Ανθρώπινου Εγκεφάλου, Διευθύντρια του Ινστιτούτου Ερευνών του Εγκεφάλου C. και O. Vogt, Universitätsklinikum Düsseldorf και Διευθύντρια του Ινστιτούτου Νευροεπιστημών και Ιατρικής (INM-1) στο Ερευνητικό Κέντρο Jülich.

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

Ο Thomas Lippert είναι Διευθυντής του Κέντρου Υπερυπολογιστών Jülich και αρχηγός της υπερυπολογιστικής στο HBI.

“Είναι μια ενθουσιαστική 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 στον ανθρώπινο εγκέφαλο. Με την απεικόνιση ολόκληρου του εγκεφάλου σε κυτταρική ανάλυση, τα δεδομένα μπορούν να φθάσουν σε ποσότητες αρκετών Petabytes. Μια ηλεκτρονική μικροσκοπία ολόκληρου του εγκεφάλου θα οδηγήσει σε περισσότερα από ένα Exabyte δεδομένων.

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

Προκλήσεις Δεδομένων της Νευροεπιστήμης

Η ερευνητική υποδομή του Προγράμματος Ανθρώπινου Εγκεφάλου EBRAINS επικεντρώνεται στην αντιμετώπιση της μεγάλης προκλήσης δεδομένων της νευροεπιστήμης. Μέσω αυτής της υποδομής, υπάρχουν πολλά εργαλεία, δεδομένα και υπηρεσίες υπολογισμού διαθέσιμα στους ερευνητές του εγκεφάλου. Μπορούν να έχουν πρόσβαση σε συστήματα υπερυπολογιστών μέσω της ομοσπονδιακής υποδομής Fenix, η οποία έχει εγκατασταθεί από τα κορυφαία Κέντρα Υπερυπολογιστών της Ευρώπης. 

Η Ευρώπη αναμένεται να αναπτύξει τους δύο πρώτους υπερυπολογιστές εξασκικής κλίμακας μέσα στα επόμενα πέντε χρόνια. Οι υπερυπολογιστές θα αγοραστούν από το Ευρωπαϊκό Κοινοτικό Πρόγραμμα Υπερυπολογιστών (EuroHPC JU), το οποίο είναι μια κοινή πρωτοβουλία μεταξύ της ΕΕ, των ευρωπαϊκών χωρών και ιδιωτικών εταίρων.

“Η κοινότητα ερευνητών του εγκεφάλου είναι έτοιμη να χρησιμοποιήσει αυτούς τους υπερυπολογιστές εξασκικής κλίμακας,” συμπεραίνει η Amunts.