Computer in costruzione di innovazione per imitare le reti neurali del cervello

Un computer costruito per imitare le reti neurali del cervello fornisce risultati simili a quello di migliore software del supercomputer di cervello-simulazione corrente usato per la ricerca di neurale-segnalazione, trova un nuovo studio pubblicato nelle frontiere del giornale di aperto Access in neuroscienza. Provato ad accuratezza, la velocità ed il rendimento energetico, questo computer su misura nominato SpiNNaker, ha il potenziale di superare i problemi del consumo di energia e della velocità dei supercomputer convenzionali. Lo scopo è di avanzare la nostra conoscenza di trattamento neurale nel cervello, per comprendere l'apprendimento ed i disordini quali l'epilessia ed il morbo di Alzheimer.

“Lo spinnaker può supportare i modelli biologici dettagliati della corteccia--il livello esterno del cervello che riceve e le informazioni di trattamenti dai sensi--la consegna deriva molto simile a quelle da una simulazione di software equivalente del supercomputer,„ dice il Dott. Sacha van Albada, autore principale di questo studio e la guida del gruppo teorico di neuroanatomia al centro di ricerca di Jülich, Germania. “La capacità di eseguire le reti neurali dettagliate su grande scala rapidamente ed a basso consumo energetico avanzerà la ricerca in robotica e faciliterà gli studi sui disordini del cervello e dell'apprendimento.„

Il cervello umano è estremamente complesso, comprendendo 100 miliardo cellule cerebrali collegate. Capiamo come i diversi neuroni e le loro componenti si comportano e comunicano a vicenda e sul più grande disgaggio, che le aree del cervello sono usate per percezione sensoriale, atto e cognizione. Tuttavia, conosciamo di meno circa la traduzione di attività neurale in comportamento, quale tornitura pensata nel movimento del muscolo.

Il software del supercomputer ha aiutato simulando lo scambio di segnali fra i neuroni, ma anche la migliore esecuzione del software sui supercomputer più veloci fin qui può simulare soltanto 1% del cervello umano.

“È attualmente poco chiara che l'architettura del computer best suited per studiare le reti del intero-cervello efficientemente. Il progetto del cervello umano ed il centro di ricerca europei di Jülich hanno realizzato l'estesa ricerca per identificare la migliore strategia per questo problema altamente complesso. Gli odierni supercomputer richiedono parecchi minuti per simulare un secondo di tempo reale, così studia sui trattamenti come imparare, che richiedono le ore ed i giorni in tempo reale sono corrente fuori mano.„ spiega il professor Markus Diesmann, il co-author, capo dell'instituto di sistemi e di calcolo della neuroscienza al centro di ricerca di Jülich.

Continua, “c'è uno spazio enorme fra il consumo di energia del cervello e gli odierni supercomputer. Neuromorphic (ispirato da cervello) che computa permette che noi studiamo quanto vicino possiamo ottenere al rendimento energetico del cervello facendo uso di elettronica.„

Sviluppato in questi ultimi 15 anni e basato sulla struttura e sulla funzione del cervello umano, spinnaker -- parte della piattaforma di Neuromorphic del progetto del cervello umano -- è un computer su misura composto di mezzo milione degli elementi di calcolo semplici gestiti dal suo proprio software. I ricercatori hanno paragonato l'accuratezza, la velocità ed il rendimento energetico dello spinnaker a quello del NIDO--un software del supercomputer dello specialista corrente in uso per ricerca di neurone-segnalazione del cervello.

“L'esecuzione di simulazioni sul NIDO e sullo spinnaker ha mostrato risultati simili molto,„ riferisce Steve Furber, co-author e professore di ingegneria informatica all'università di Manchester, Regno Unito. “Questo è la prima volta così simulazione dettagliata della corteccia è stata fatta funzionare sullo spinnaker, o su tutta la piattaforma neuromorphic. Lo spinnaker comprende 600 circuiti che incorporano oltre 500.000 piccole aziende di trasformazione nel totale. La simulazione descritta in questo studio ha usato appena sei quadri--1% della capacità totale del commputer. I risultati dalla nostra ricerca miglioreranno il software per ridurre questo ad un singolo quadro.„

Van Albada divide le sue aspirazioni future allo spinnaker, “noi spera per le simulazioni in tempo reale sempre più grandi con questi sistemi informatici neuromorphic. Nel progetto del cervello umano, già lavoriamo con i neuroroboticists che sperano di usarli per controllo robot.„

Sorgente: http://www.frontiersin.org/

Advertisement