10 χρόνια μακριά οι τεχνητοί εγκέφαλοι
Ένας ολοκληρωμένος και λειτουργικός τεχνητός ανθρώπινος εγκέφαλος μπορεί να δημιουργηθεί μέσα στα επόμενα 10 χρόνια, όπως υποστηρίζει κορυφαίος επιστήμονας.
Ο Henry Markram, διευθυντής του προγράμματος Blue Brain, έχει ήδη προχωρήσει σε προσομοίωση των στοιχείων του εγκεφάλου ενός αρουραίου.
Στο Παγκόσμιο Συνέδριο TED, που πραγματοποιήθηκε στην Οξφόρδη, ο Markram δήλωσε πως ένας συνθετικός ανθρώπινος εγκέφαλος ενδεχομένως να ήταν ιδιαίτερα χρήσιμος για την ανεύρεση νέων θεραπειών για νοητικές ασθένειες.
Γύρω στα δύο δισεκατομμύρια άνθρωποι πιστεύεται ότι πάσχουν από κάποιου είδους εγκεφαλική βλάβη.
«Δεν είναι αδύνατον να δημιουργήσουμε έναν ανθρώπινο εγκέφαλο αλλά θα μπορούμε να το κάνουμε σε 10 χρόνια,» υποστήριξε ο Markram, και πρόσθεσε: «Αν τα καταφέρουμε, θα στείλουμε ένα ολόγραμμα στο TED για να μιλήσει.»
«Κοινό υλικό»
Το πρόγραμμα Blue Brain ξεκίνησε το 2005 και αποσκοπεί στην αντίστροφη κατασκευή του εγκεφάλου των θηλαστικών από εργαστηριακά δεδομένα.
Πιο συγκεκριμένα, η ομάδα του εστιάζεται στον πολύπλοκο νέο-φλοιό, με τους δισεκατομμύρια νευρώνες.
«Είναι ένας νέος εγκέφαλος,» δήλωσε ο Markram. «Τα θηλαστικά τον χρειάζονταν γιατί έπρεπε να ανταποκριθούν στις ανάγκες της μητρότητας ή της πατρότητας, στις κοινωνικές σχέσεις και στις ποικίλες γνωστικές λειτουργίες τους. Ήταν τόσο πετυχημένη η εξέλιξή του από το ποντίκι στον άνθρωπο, που αυξήθηκε κατά χιλιάδες φορές σε αριθμό μονάδων που τον απαρτίζουν, για να καταλήξει να αποτελεί σήμερα αυτό το σχεδόν τρομακτικό όργανο.»
Και η εξέλιξη του εγκεφάλου συνεχίζεται με τρομερή ταχύτητα, όπως δήλωσε ο κορυφαίος επιστήμονας.
«Είναι σαν να προσπαθείς να καταγράψεις κατά κάποιο τρόπο ένα τροπικό δάσος -πόσα δέντρα έχει, τι σχήμα έχουν τα δέντρα, πόσα δέντρα από κάθε είδος υπάρχουν, που βρίσκονται τα δέντρα, κτλ,» είπε χαρακτηριστικά ο ίδιος. «Στην προκειμένη περίπτωση, όμως, είναι κάτι παραπάνω από απλή καταγραφή, γιατί πρέπει να περιγράψεις και να ανακαλύψεις όλους τους κανόνες επικοινωνίας και συνδεσιμότητας.»
Το πρόγραμμα διαθέτει πλέον ένα μοντέλο λογισμικού «δεκάδων χιλιάδων» νευρώνων -κάθε ένας από τους οποίους είναι διαφορετικός- χάρη στο οποίο κατάφερε η ομάδα να αναπαραστήσει ψηφιακά ένα μέρος του νέο-φλοιού.
Αν και κάθε νευρώνας είναι μοναδικός, η ομάδα βρήκε πως ο τρόπος που συνδέονται τα κυκλώματα στους διαφόρους εγκεφάλους είναι ίδιος.
«Παρόλο, για παράδειγμα, που ο εγκέφαλος μας μπορεί να είναι μικρότερος ή μεγαλύτερος από άλλους και οι νευρώνες έχουν διαφορετική μορφολογία, στην πραγματικότητα έχουν κοινό υλικό,» αναφέρει ο Markram.
«Έχουμε την εντύπωση ότι αυτό είναι συγκεκριμένο για κάθε είδος, γι'αυτό και δεν μπορούμε να επικοινωνήσουμε με τα άλλα είδη.»
Άποψη για τον κόσμο
Για να «ζωντανέψει» το μοντέλο, η ομάδα τροφοδοτεί τα μοντέλα, μαζί με μερικούς αλγόριθμους, σε έναν υπέρ-υπολογιστή.
«Χρειαζόμαστε έναν φορητό υπολογιστή για να κάνουμε όλους τους υπολογισμούς για ένα μόνο νευρώνα. Συνεπώς χρειαζόμαστε δέκα χιλιάδες φορητούς υπολογιστές», ανέφερε ο Markram. Αντί για αυτούς, η ερευνητική ομάδα χρησιμοποιεί έναν υπολογιστή IBM Blue Gene, που διαθέτει 10.000 επεξεργαστές.
Ήδη έχουν αρχίσει τις προσομοιώσεις για να καταλάβουν πώς λειτουργεί ο ανθρώπινος εγκέφαλος. Για παράδειγμα, δείχνουν μια εικόνα στον εγκέφαλο, όπως ένα λουλούδι, και μετά παρακολουθούν την ηλεκτρική δραστηριότητά του στον υπολογιστή.
«Διεγείρεις το σύστημα και αυτό δημιουργεί στην πραγματικότητα από μόνο του τη δική του αναπαράσταση,» εξηγεί ο Markram.
Τελικός στόχος είναι να μπορέσουν να απομονώσουν αυτή την αναπαράσταση και να την προβάλουν, ώστε να μπορούν οι επιστήμονες να δουν απευθείας πως αντιλαμβάνεται ο εγκέφαλος τον κόσμο.
Πέρα, όμως, από τις προόδους στον τομέα της νευροεπιστήμης και της φιλοσοφίας, το πρόγραμμα Blue Brain έχει και άλλες πρακτικές εφαρμογές. Για παράδειγμα, συλλέγοντας όλα τα παγκόσμια δεδομένα της νευροεπιστήμης για τα ζώα -φτιάχνοντας μία «Κιβωτό του Νώε»- οι επιστήμονες θα μπορούν να κατασκευάσουν μοντέλα ζώων.
«Δεν μπορούμε να συνεχίσουμε επ'Α αόριστον να κάνουμε πειράματα σε ζώα,» δήλωσε ο καθηγητής Markram.
Μέσα από το πρόγραμμα, οι επιστήμονες θα έχουν επίσης τη δυνατότητα να δουν από διαφορετική σκοπιά τις ασθένειες που σχετίζονται με τον εγκέφαλο.
Πηγή: PATHFINDER- BBC
Ένας ολοκληρωμένος και λειτουργικός τεχνητός ανθρώπινος εγκέφαλος μπορεί να δημιουργηθεί μέσα στα επόμενα 10 χρόνια, όπως υποστηρίζει κορυφαίος επιστήμονας.
Ο Henry Markram, διευθυντής του προγράμματος Blue Brain, έχει ήδη προχωρήσει σε προσομοίωση των στοιχείων του εγκεφάλου ενός αρουραίου.
Στο Παγκόσμιο Συνέδριο TED, που πραγματοποιήθηκε στην Οξφόρδη, ο Markram δήλωσε πως ένας συνθετικός ανθρώπινος εγκέφαλος ενδεχομένως να ήταν ιδιαίτερα χρήσιμος για την ανεύρεση νέων θεραπειών για νοητικές ασθένειες.
Γύρω στα δύο δισεκατομμύρια άνθρωποι πιστεύεται ότι πάσχουν από κάποιου είδους εγκεφαλική βλάβη.
«Δεν είναι αδύνατον να δημιουργήσουμε έναν ανθρώπινο εγκέφαλο αλλά θα μπορούμε να το κάνουμε σε 10 χρόνια,» υποστήριξε ο Markram, και πρόσθεσε: «Αν τα καταφέρουμε, θα στείλουμε ένα ολόγραμμα στο TED για να μιλήσει.»
«Κοινό υλικό»
Το πρόγραμμα Blue Brain ξεκίνησε το 2005 και αποσκοπεί στην αντίστροφη κατασκευή του εγκεφάλου των θηλαστικών από εργαστηριακά δεδομένα.
Πιο συγκεκριμένα, η ομάδα του εστιάζεται στον πολύπλοκο νέο-φλοιό, με τους δισεκατομμύρια νευρώνες.
«Είναι ένας νέος εγκέφαλος,» δήλωσε ο Markram. «Τα θηλαστικά τον χρειάζονταν γιατί έπρεπε να ανταποκριθούν στις ανάγκες της μητρότητας ή της πατρότητας, στις κοινωνικές σχέσεις και στις ποικίλες γνωστικές λειτουργίες τους. Ήταν τόσο πετυχημένη η εξέλιξή του από το ποντίκι στον άνθρωπο, που αυξήθηκε κατά χιλιάδες φορές σε αριθμό μονάδων που τον απαρτίζουν, για να καταλήξει να αποτελεί σήμερα αυτό το σχεδόν τρομακτικό όργανο.»
Και η εξέλιξη του εγκεφάλου συνεχίζεται με τρομερή ταχύτητα, όπως δήλωσε ο κορυφαίος επιστήμονας.
«Είναι σαν να προσπαθείς να καταγράψεις κατά κάποιο τρόπο ένα τροπικό δάσος -πόσα δέντρα έχει, τι σχήμα έχουν τα δέντρα, πόσα δέντρα από κάθε είδος υπάρχουν, που βρίσκονται τα δέντρα, κτλ,» είπε χαρακτηριστικά ο ίδιος. «Στην προκειμένη περίπτωση, όμως, είναι κάτι παραπάνω από απλή καταγραφή, γιατί πρέπει να περιγράψεις και να ανακαλύψεις όλους τους κανόνες επικοινωνίας και συνδεσιμότητας.»
Το πρόγραμμα διαθέτει πλέον ένα μοντέλο λογισμικού «δεκάδων χιλιάδων» νευρώνων -κάθε ένας από τους οποίους είναι διαφορετικός- χάρη στο οποίο κατάφερε η ομάδα να αναπαραστήσει ψηφιακά ένα μέρος του νέο-φλοιού.
Αν και κάθε νευρώνας είναι μοναδικός, η ομάδα βρήκε πως ο τρόπος που συνδέονται τα κυκλώματα στους διαφόρους εγκεφάλους είναι ίδιος.
«Παρόλο, για παράδειγμα, που ο εγκέφαλος μας μπορεί να είναι μικρότερος ή μεγαλύτερος από άλλους και οι νευρώνες έχουν διαφορετική μορφολογία, στην πραγματικότητα έχουν κοινό υλικό,» αναφέρει ο Markram.
«Έχουμε την εντύπωση ότι αυτό είναι συγκεκριμένο για κάθε είδος, γι'αυτό και δεν μπορούμε να επικοινωνήσουμε με τα άλλα είδη.»
Άποψη για τον κόσμο
Για να «ζωντανέψει» το μοντέλο, η ομάδα τροφοδοτεί τα μοντέλα, μαζί με μερικούς αλγόριθμους, σε έναν υπέρ-υπολογιστή.
«Χρειαζόμαστε έναν φορητό υπολογιστή για να κάνουμε όλους τους υπολογισμούς για ένα μόνο νευρώνα. Συνεπώς χρειαζόμαστε δέκα χιλιάδες φορητούς υπολογιστές», ανέφερε ο Markram. Αντί για αυτούς, η ερευνητική ομάδα χρησιμοποιεί έναν υπολογιστή IBM Blue Gene, που διαθέτει 10.000 επεξεργαστές.
Ήδη έχουν αρχίσει τις προσομοιώσεις για να καταλάβουν πώς λειτουργεί ο ανθρώπινος εγκέφαλος. Για παράδειγμα, δείχνουν μια εικόνα στον εγκέφαλο, όπως ένα λουλούδι, και μετά παρακολουθούν την ηλεκτρική δραστηριότητά του στον υπολογιστή.
«Διεγείρεις το σύστημα και αυτό δημιουργεί στην πραγματικότητα από μόνο του τη δική του αναπαράσταση,» εξηγεί ο Markram.
Τελικός στόχος είναι να μπορέσουν να απομονώσουν αυτή την αναπαράσταση και να την προβάλουν, ώστε να μπορούν οι επιστήμονες να δουν απευθείας πως αντιλαμβάνεται ο εγκέφαλος τον κόσμο.
Πέρα, όμως, από τις προόδους στον τομέα της νευροεπιστήμης και της φιλοσοφίας, το πρόγραμμα Blue Brain έχει και άλλες πρακτικές εφαρμογές. Για παράδειγμα, συλλέγοντας όλα τα παγκόσμια δεδομένα της νευροεπιστήμης για τα ζώα -φτιάχνοντας μία «Κιβωτό του Νώε»- οι επιστήμονες θα μπορούν να κατασκευάσουν μοντέλα ζώων.
«Δεν μπορούμε να συνεχίσουμε επ'Α αόριστον να κάνουμε πειράματα σε ζώα,» δήλωσε ο καθηγητής Markram.
Μέσα από το πρόγραμμα, οι επιστήμονες θα έχουν επίσης τη δυνατότητα να δουν από διαφορετική σκοπιά τις ασθένειες που σχετίζονται με τον εγκέφαλο.
Πηγή: PATHFINDER- BBC
