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휴먼 브레인 프로젝트(Human Brain Project, HBP)의 과학자들은 새로운 연구 논문에서 신경과학의 발전에 높은 컴퓨팅 기술이 필요하며 궁극적으로 엑사스케일 컴퓨팅 파워가 필요함을 설명하였다.
HBP는 유럽에서 가장 큰 뇌과학 프로젝트이며, 유럽 연합에서 자금을 지원받은 가장 큰 연구 프로젝트 중 하나이다. 이 프로젝트는 컴퓨팅, 신경 정보학, 인공 지능(AI) 등의 분야에서 매우 발전된 방법을 사용하여 뇌와 그 질병을 조사한다.
슈퍼컴퓨팅을 이용한 뇌 연구
Katrin Amunts는 과학자이며 HBP의 과학 책임자이자 C.와 O. Vogt-브레인 연구소의 소장, Universitätsklinikum Düsseldorf의 소장, Research Centre Jülich의 Institute of Neuroscience and Medicine (INM-1)의 소장이다.
“뇌를 모든 복잡성과 함께 이해하기 위해서는 여러 규모에서 통찰이 필요하다 – 유전체학, 세포, 시냅스, 전체 기관 수준까지,” Amunts는 말한다. “이것은大量의 데이터를 다루는 것을 의미하며, 슈퍼컴퓨팅은 뇌를 다루기 위한 필수적인 도구가 되고 있다.”
Thomas Lippert는 Jülich 슈퍼컴퓨팅 센터의 소장이며 HBI의 슈퍼컴퓨팅 책임자이다.
“슈퍼컴퓨팅의 시대는 흥미로운 시기이다,” Lippert는 말한다. “우리는 신경과학 커뮤니티의 연구자들로부터 뇌의 복잡성을 다루기 위한 강력한 컴퓨팅이 필요하다는 많은 요청을 받고 있다. 이에 대한 대응으로, 우리는 뇌를 조사하기 위한 새로운 도구를 개발하고 있다.”
인간의 뇌는 약 86억개의 뉴런으로 구성되어 있으며, 수조개의 접촉점을 형성한다. 세포 수준의 해상도로 전체 뇌를 이미징하면 수 페타바이트(Petabytes) 규모의 데이터가 생성된다. 전자 현미경을 사용하여 전체 뇌를 이미징하면 1 엑사바이트(Exabyte) 이상의 데이터가 생성된다.
“뇌 연구, 의학, 정보 기술은 세 가지 분야가 모두 협력하여 해결해야 하는 도전을 직면하고 있다,” Amunts는 추가로 말한다.
신경과학의 데이터 도전
휴먼 브레인 프로젝트의 연구 인프라스트럭처인 EBRAINS는 신경과학의 빅데이터 도전을 해결하기 위해 초점을 맞추고 있다. 이 인프라스트럭처를 통해, 뇌 연구자들은 다양한 도구, 데이터, 컴퓨팅 서비스에 접근할 수 있다. 또한 Fenix 연합 인프라스트럭처를 통해 슈퍼컴퓨팅 시스템에 접근할 수 있다. 이 인프라스트럭처는 유럽의 주요 슈퍼컴퓨팅 센터에 의해 설정되었다.
유럽은 향후 5년 내에 첫 번째 엑사스케일 슈퍼컴퓨터 2대를 배치할 예정이다. 슈퍼컴퓨터는 유럽 고성능 컴퓨팅 공동체(European High Performance Computing Joint Undertaking, EuroHPC JU)에 의해 приобрет될 것이다. EuroHPC JU는 EU, 유럽 국가, 민간 파트너 간의 공동체이다.
“뇌 연구 커뮤니티는 이러한 엑사스케일 시스템을 사용할 준비가 되었다,” Amunts는 결론으로 말한다.
