Самый быстрый компьютер в мире будет работать как мозг человека

Большая группа ученых и исследователей занимается разработкой самого быстрого компьютера, известного человечеству, который должен работать как человеческий мозг. В октябре 2013 года состоялась конференция в Швейцарии, посвященная грандиозному проекту Human Brain Project, объединившему научные кадры из 135 научных и государственных учреждений, чтобы создать компьютерный мозг. Стоимость проекта оценивается в 1,6 миллиарда долларов.

Напомним, это одна из двух грандиозных инициатив десятилетия — наряду с графеном.

Мозг человека — самая сложная машина из всех существующих, поэтому нет ничего удивительного в том, что технология стремится быть подобной ему. Разрабатываемый компьютер должен быть в 1000 раз быстрее, чем самый быстрый компьютер из тех, которыми мы пользуемся сегодня.

Прежде чем вы вспомните «Космическую Одиссею 2001 года», предупреждаем: не всякий компьютерный мозг — HAL 9000.

Первая фаза проекта, предполагается, продлится около 10 лет, и за это время ученые постараются лучше понять функции мозга. Затем ученые надеются постичь как мы учимся, думаем, видим и слышим.

В настоящее время начинка компьютера достигает скорости в один квадриллион операций в секунду. Но Генри Маркрам, директор Human Brain Project, этого мало.

«Хорошо известные производители суперкомпьютеров, вроде IBM, Cray, Intel и Bull, планируют создание машины, превосходящей все насущное, примерно к 2020 году», — рассказал директор в интервью Fox News. — «Поэтому мы уверены, что у нас будут машины, которые нам нужны».

Этим невероятно быстрым компьютерам нужны новые формы памяти и мощь ученых, способных разработать новые технологии хранения.

Главная цель проекта, как указано на его сайте, — «собрать воедино наши быстро растущие знания о человеческом мозге». Моделирование человеческого мозга даст представление о внутренней работе мозга и о том, где возникают наши мысли и эмоции. Последствия выходят за рамки технологий; такое моделирование поможет нам узнать как исцелить человеческий мозг или улучшить его отдельные функции.

Проект все еще находится на первой стадии планирования. Мозг по сложности примерно такой же, как Вселенная. В одном килограмме вещества находится столько же нейронов, сколько звезд в Млечном пути. Мощно? Мощно.

Нейронов в мозге — сколько звезд в галактике

Эту фразу любят произносить популяризаторы науки, когда люди пытаются оценить масштабы и сложность собственного мозга. Напомним: в обычной галактике примерно 150-200 миллиардов звезд. Вот почему СМИ любят измерять дистанции футбольными полями, массу — количеством полностью загруженных «боингов-747», энергию — в «хиросимах» и так далее.

Даже если мы не можем представить ни одного, ни другого, попытка сравнить два числа — звезд и нейронов — вводит людей в состояние благоговения и тихого ужаса. И как сознательные существа, мы любим искать эквиваленты и соответствия; тем лучше, если единица измерения эпична или важна сама по себе — звезда или нейрон.

На протяжении многих лет неврологи говорили, что в человеческом мозге около 100 миллиардов нейронов. Что примечательно, ни один из них не опубликовал научную бумажку, которая подтверждала бы число. Но в 2009 году Азеведо и коллеги все же нашли более точное число. Знаете, сколько?

Сколько нейронов в человеческом мозге? Примерно 86 миллиардов нейронов.

Последние подсчеты звезд Млечного пути показали число от 200 до 400 миллиардов. Почти-почти, но нейронов все же меньше. Не сходится совсем, если быть точными.

Но как ученые выяснили, что нейронов именно 86 миллиардов? Как они пришли к этому числу? Самым простым способом было бы оценить количество нейронов в одной части мозга, а потом экстраполировать на остальную часть. Что примечательно, этот же метод используется для подсчета звезд в галактике. Но у него есть несколько проблем:

1. Плотность нейронов мозга не однообразна. К примеру, в мозжечке находится почти половина всех нейронов центральной нервной системы, но он гораздо меньше половины мозга по объему. Кстати, если хотите полюбоваться прекрасной галереей нейронов в красках, милости просим.

2. Даже в одной области мозга сложно посчитать нейроны, поскольку они очень плотны, прозрачны и переплетены между собой — их даже разъединить сложно. Один из способов «подсветки» нейронов — использование техники окрашивания, которая сделает нейроны видимыми настолько, что их можно будет посчитать. Классический метод — «пятно Гольджи», названное в честь лауреата Нобелевской премии Камилло Гольджи. Этот метод позволяет подсчитать небольшой процент нейронов, делая их видимыми, а после экстраполируя на остальную часть. Но он также неточен.

Новый метод, который выдает число в 86 миллиардов — чист и уникален.

Способ включает растворение клеточных мембран клеток головного мозга и создание однородной смеси — такой себе «пюрешки». Ядра этих клеток раскрашиваются в разные цвета, чтобы отличить нейроны от глии, а это позволяет подсчитать количество клеточных ядер, принадлежащих нейронам, а после масштабировать и получить общее количество. Преимущество этого метода — разрешение вопроса неоднородной плотности нейронов в одном участке мозга с экстраполированием на весь мозг.

Что ж, без экстраполирования никак. Но может силами Human Brain Project нам наконец-то станет известно точное число.