Bilim insanları beynin şimdiye kadar oluşturulmuş en ayrıntılı haritasını ortaya çıkardı.
Büyüleyici tablo neredeyse 10 milyon nöronu, 26 milyar sinapsı ve birbirine bağlı 86 beyin bölgesini temsil ediyor.
Fugaku ile yaratıldı, JaponyaSaniyede katrilyonlarca hesaplama yapabilen ultra hızlı süper bilgisayarı.
Bilim insanları bu dijital kopyayı bir hastalıkta neler olduğu, beyin dalgalarının zihinsel odaklanmayı nasıl şekillendirdiği ve nöbetlerin beyinde nasıl yayıldığına ilişkin soruları yanıtlamak için kullanacak.
Şimdiye kadar bu sorular yalnızca gerçek beyin dokusu kullanılarak, her seferinde tek bir deneyle yanıtlanabiliyordu.
Projede çalışan Seattle’daki Allen Enstitüsü’nden araştırmacı Dr. Anton Arkhipov, haritayı ‘teknik bir dönüm noktası’ olarak nitelendirdi.
‘Bu tür bir hesaplama gücüyle, biyofiziksel olarak doğru bir beyin modelinin hedefi artık sadece bilim kurgu değil’ dedi.
‘Bilim insanları, beyni anlamanın tam anlamıyla bir beyin inşa edebilmek anlamına geldiği yeni bir sınırdalar.’
Görüntü, tüm fare korteks nöronunun nöron bazında ayrıntılı bir simülasyonudur. Dinlenme durumunda korteksin ‘kendiliğinden’ aktivitesini temsil eder. Nöronlar kortikal alana göre renklendirilir ve aktif olduklarında bir ışık parlamasıyla işaretlenir. Netlik sağlamak amacıyla nöronların yalnızca yüzde 1’i gösterilmiştir
Çarpıcı yeni görüntü, beynin kritik öneme sahip en dış katmanı olan fare korteksinin sanal bir kopyasıdır.
Canlı renkler, görsel işleme, vücut hareketi, karar verme ve daha fazlası gibi farklı görevlerden sorumlu olan farklı kortikal alanları ifade eder.
Her bölge, beyin ve vücut boyunca iletişimi sağlamak için elektrik ve kimyasal sinyaller ileten inanılmaz derecede yoğun bir nöron ormanından (sinir hücreleri olarak da bilinir) oluşur.
Tüm bölgelerden çıkan küçük beyaz ağaca benzer dallar, mesaj göndermek için sivrilen, sinyal veren ve gevezelik eden aktif nöronlardır.
Elektrik sinyalleri, tek bir nöronun uzunluğu boyunca, yuvarlak merkezi gövdesinden, akson adı verilen uzun, özel bir daldan aşağıya, o akson başka bir nöronla bağlantı noktasına ulaşana kadar ilerler.
Elektrik sinyali, nörotransmiterler olarak bilinen moleküllerin bir hücreden diğerine aktığı ve bir sonraki hücrede yeni bir elektrik akımı başlatarak sinyal aktarımı görevi gördüğü kimyasal bir sinyali tetikler.
Allen Enstitüsü’nde elektrofizyoloji direktör yardımcısı Dr. Tim Jarsky, “Modelleme inanılmaz derecede önemlidir, çünkü beyin, hücrelerin nasıl davranması gerektiğini anlamak için sezgilerinizi kullanamayacak kadar karmaşık bir sistemdir” dedi.
‘Bu veri kümesindeki nöron türlerinin alt kümesiyle bile, birçok farklı sinyal türüyle pek çok olası etkileşimimiz var.
İnanılmaz derecede ayrıntılı beyin simülasyonu, iletişimi sağlamak için elektrik ve kimyasal sinyaller ileten, sinir hücreleri olarak da bilinen yoğun bir nöron ormanını gösteriyor.
Yaklaşık 150.000 hesaplama düğümüne sahip süper bilgisayar Fugaku üzerinde gerçekleştirilen simülasyon, fare korteksinin birkaç saniyelik biyolojik dinamiğini açıklıyor
‘Tüm bu unsurları bir araya getirdiğinizde devrenin nasıl davranacağını anlamak için gerçekten bir modele ihtiyacınız var.’
Uzmanlara göre uzun vadeli hedef, farenin sadece korteksini değil tüm beynini ve insan beyni modellerini simüle etmek.
Ancak bu, iki tür arasındaki belirli yapısal benzerliklerden dolayı insan beyni gelişimi için güvenilir bir modeldir.
Görüntü, Japonya’nın Kobe kentindeki Riken Hesaplamalı Bilim Merkezi’nde bulunan güçlü bir süper bilgisayar olan Fugaku kullanılarak oluşturuldu.
Japonya’nın amiral gemisi süper bilgisayarı saniyede 400 katrilyondan fazla hesaplama yapma kapasitesine sahip ve verileri göz açıp kapayıncaya kadar daha hızlı işleyebiliyor.
Bunu perspektife koymak gerekirse, şu anda saniyelerle saymaya başlasanız, bu sayıya ulaşmak 12,7 milyar yıldan fazla zaman alır; bu da neredeyse evrenin yaşı kadardır!
Tokyo’daki Japonya Elektro-İletişim Üniversitesi’nden Dr. Tadashi Yamazaki, ‘Fugaku, astronomi, meteoroloji ve ilaç keşfi gibi çok çeşitli hesaplamalı bilim alanlarında araştırma yapmak için kullanılıyor ve birçok toplumsal sorunun çözümüne katkıda bulunuyor’ dedi.
‘Bu vesileyle, sinirsel devre simülasyonu için Fugaku’yu kullandık.’
Bu, Japon hükümetinin desteğiyle inşa edilen dünyanın en hızlı süper bilgisayarlarından biri olan Süper Bilgisayar Fugaku’nun (resimdeki) ürünüdür.
Fugaku, Haziran 2020’de dünyanın en hızlı süper bilgisayarı olarak görülüyordu ancak beş yıl sonra bu sıralamada geriledi. İLK 500 liste yedinci sırada.
Listenin başında Livermore, Kaliforniya’daki Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’nda barındırılan El Capitan yer alıyor.
Dünyanın en güçlü süper bilgisayarı olan El Capitan, ABD’nin kullandığı üçüncü ‘exascale’ sistemdir.
Exascale, saniyede en az bir kentilyon işlemi (bir milyar milyar hesaplama veya 1’in ardından 18 sıfır) gerçekleştirebilen bir sistemi ifade eder.
Yaklaşan bir makale, bu hafta St. Louis, Missouri’de gerçekleşecek bir süper hesaplama konferansı olan SC25’te yeni sanal beyin simülasyonunu açıklayacak.