پروژه بزرگ یک و نیم میلیارد دلاری برای تشخیص مکانیسم مغز انسان!

فارنت: به تازگی شاهد کلید خوردن پروژه علمی جالب توجهی هستیم که سعی در تشخیص عملکرد کلی مغز انسان دارد، پس شاید شاهد این باشیم که هرمنوتیک این بار با روشی بسیار مستدل‌تر به پیشرفت خود ادامه دهد. یک پروژه علوم اعصاب با چشم انداز ده ساله و بودجه ای معادل یک میلیارد پوند که هدف آن بررسی تحول درک مغز انسان استو در آن دانشمندان بیش از 135 کشور جهان (بیشتر اروپا) در قالب یک گروه برای این پروژه، که به پروژه مغز انسان یا HBP نیز معروف است، تلاش خواهند کرد.

تأمین مخارج مالی این پروژه عظیم بر عهده اتحادیه اروپا است و هدف اصلی آن ایجاد یک شبیه سازی هوشمند رایانه ای از مغز انسان خواهد بود. پروژه ای که به احتمال زیاد در خلل آن شاهد تشکیل یک پایگاه اطلاعاتی بزرگ متشکل از هزاران مقاله در ارتباط با مغز و اعصاب به صورت سالانه خواهیم بود.

شناخت

پروفسور هنری مارکرام، رئیس موسسه پلی تکنیک لوزان و مدیر پروژه HBP طی مصاحبه ای اعلام کرد: «پروژه مغز انسان در حقیقت یک تلاش جمعی برای ساخت یک فناوری رایانه نوین خواهد بود که به ما این امکان را می‌دهد تا تمامی اطلاعاتی که ما در طول سالیان متمادی از طریق مغز خود دریافت و ذخیره کرده‌ایم را به صورت رایانه ای جمع‌آوری کنیم. ما در ابتدای امر تلاش خواهیم کرد تا بفهمیم چه چیزی مغز انسان را منحصربه‌فرد ساخته است، باید مکانیسم بسیار جامعی در پس شناخت و رفتار مغز انسان وجود دارد و ما سعی می‌کنیم با دستیابی به این مکانیسم و عینی سازی تشخیص بیماری‌های مغز هم در حوزه پزشکی پیشرفت‌هایی را صورت دهیم و هم فناوری جدیدی را بر اساس نوع عملیات‌های محاسباتی مغز انسان به دنیا معرفی کنیم.».

دانشمندان درگیر در پروژه HBP اتفاق نظر دارند که در حال حاضر رایانه های موجود برای شبیه سازی عملکرد پیچیده مغز انسان پاسخگو نیستند ولی امیدوارند که بعد از گذشت یک دهه سوپر کامپیوترهایی که امروزه با سرعت مناسب در حال پیشرفت هستند بتوانند برای شبیه سازی اولین پیش نویس این پروژه بزرگ به آن‌ها کمک کنند. از این مسئله که بگذریم مانع دیگر میزان بسیار بالای اطلاعات تولیدی در پروژه است که با گسترش خود نیازمند یک حافظه محاسباتی بسیار عظیم خواهد بود.

پیچیدگی

پروژه HBP از نظر ساختار کلی و به دلیل قرار گرفتن در حوزه علوم اعصاب بسیار شبیه به پروژه ژنوم انسانی است که در آن هزاران دانشمند در سراسر جهان دهه‌ها مشغول به کار بودند و با صرف بودجه ای چند صد میلیون دلاری در نهایت موفق شدند توالی کد ژنتیکی انسان را به دست آورند. اما تفاوت عمده پروژه مذکور با پروژه HBP این است که در پروژه ژنوم انسانی دانشمندان در نهایت با نقشه برداری از هر سه میلیارد جفتِ باز موجود در هر سلول بدن انسان موفق به ترسیم کد ژنتیکی اصلی ما شدند اما در تحقیقات مربوط به HBP شکی وجود ندارد که دانش انسانی فعلاً قادر به نقشه برداری و ترسیم نمایه ای هرچند پیچیده از کل مغز انسان نیست. در یک کلام این پروژه بسیار پیچیده است.

مغز انسان حدود 100 میلیارد نورون یا سلول عصبی و بیش از 100 تریلیون اتصالات سیناپسی دارد. ولی با این وجود پیچیدگی کار سنگ مهمی جلوی راه این پروژه نیست، زیرا هدف اصلی پروژه HBP چیز دیگری است و آن ایجاد چندین نوع شبیه سازی رایانه‌ای از مغز انسان است.

به طور همزمان دانشمندان دانشگاه منچستر در حال ساخت یک مدل هستند که قادر خواهد چیزی حدود 1 درصد از عملکرد کلی مغز انسان را شبیه سازی و تقلید کند. مدیریت این پروژه که به پروژه SpiNNaker معروف است را استیو فربر یکی از پیشگامان صنعت رایانه در جهان که نقش کلیدی در ساخت میکروکامپیوتر بی‌بی‌سی نیز داشته بر عهده دارد.

وی در مصاحبه اخیر خود گفت: «من زندگی حرفه ای خود را صرف ساخت رایانه‌های معمولی کرده‌ام و هر ساله شاهد رشد چشمگیر آن‌ها در تمامی حوزه خصوصا در حوزه عملکرد بودم اما باید اعتراف کرد که رایانه‌ها هنوز هم نمی‌توانند کارهایی را که یک انسان به طور غریزی انجام می‌دهد شبیه‌سازی و تقلید کند. برای مثال شما می‌توانید اطفالی را در نظر بگیرید که به سادگی هرچه تمام قادر به شناسایی مادر خود هستند ولی نوشتن برنامه ای که یک رایانه را قادر به شناخت فردی خاص کند عمل بسیار پیچیده و وقت گیری است.».

رایانه‌های نورومورفیک

دانشمندان بر این باورند که باز کردن قفل این اسرار می‌تواند کمک شایان توجهی به یک جهش بزرگ در حوزه فناوری اطلاعات داشته باشد. با ساخت رایانه‌های به اصطلاح نورومورفیک در آینده، دستگاه‌ها قادر خواهند بود همانند یک مغز مطالب را دریافت کرده و از آنها استفاده کنند.

پروفسور مارکرام در همین زمینه اضافه کرد: «با استفاده از دانش تولیدی در پروژه HBP ما می‌توانیم چیپ‌های رایانه‌ای تولید کنیم که با به همراه داشتن مهارت‌های تخصصی و درک مغز یک انسان قادر خواهند بود مجموعه بسیار بزرگ و پیچیده از داده‌ها را دریافت و به سادگی هرچه تمام‌تر تجزیه و تحلیل کنند.».

از فواید دیگر این مغزهای دیجیتال می‌توان به امکان مقایسه مغز سالم و بیمار در مدل‌های کامپیوتری اشاره کرد.

مغز در برابر رایانه

رایانه‌ها در انجام کارهای ساده عملکرد فوق‌العاده ای دارند و می‌توانند حتی محسابات ریاضی را بسیار سریع‌تر از مغز یک انسان انجام دهند ولی مغز یک انسان بالغ در زمینه انجام اعمال مرتبط با ادراک و یادگیری تا حدی خیلی زیادی بر یک رایانه برتری دارد. سوپرکامپیوترها هر ساله سریع‌تر از قبل در حال رشد اند. بزرگ‌ترین سوپرکامپیوتر موجود سرعت پردازشی دارد که با مقیاس پتافلاپ سنجیده می‌شود (یک فلاپ برابر با هزار تریلیون عملیات اعشاری در هرثانیه است).

سوپرکامیپوتر چینی «تیانهه 2» که بزرگ‌ترین سوپرکامپیوتر موجود در جهان نیز نام دارد سرعت پردازشی معادل 34 پتافلاپ در هر ثانیه دارد که در شرایط خاص تا 100 پتافلاپ در ثانیه نیز قابل افزایش است. اما تنها برای شروع به کار پروژه HBP و ساخت یک مدل بسیار ساده از عملکرد واقعی مغز دانشمندان نیاز به رایانه‌ای با قدرتی 10 برابر بیشتر از تیانهه 2 دارند، رایانه‌ای که اگر ساخته شود مقیاس اگزافلاپ را به خود اختصاص خواهد داد.

تصور می‌شود اولین رایانه اگزافلاپ دنیا تا چند سال آینده با قابلیت پردازش میلیاردها میلیارد اطلاعات در طول یک ثانیه تا چند سال دیگر ساخته خواهد شد. اما استفاده از چنین رایانه ای برای انجام محسابات به انرژی خروجی از یک ایستگاه برق قدرت نیاز دارد، برعکس مغز انسان که همان اعمال را تنها با 30 وات انرژی انجام می‌دهد.

بیماری‌های مغز

یکی از اهداف کلیدی پروژه ای که تا به این جا درباره آن با شما صحبت کردیم رسیدن به یک درک علمی بالاتر از بیماری‌های مغز انسان است. دانشمندان در حین انجام تحقیقات خود در تلاشند تا یک نقشه راهبردی از اختلالات عصبی انسان و نحوه ارتباط آن‌ها با یکدیگر را بنا کنند. تیم پروژه HBP معتقد است که یافته های آینده آن‌ها می‌تواند راهگشای مناسبی برای شناخت بهتر بیماری‌های مغز و درمان آن‌ها باشد.

هزینه های عظیم سالانه HBP در همین شروع کار سیلی از انتقادات را متوجه اتحادیه اروپا کرده است که به خودی خود شبهاتی را نیز در نیل به اهداف این پروژه به وجود می‌آورد. منتقدین از این هراسان اند که مبادا با خرج چنین سرمایه عظیمی دانشمندان تیم HBP نتوانند نهایتاً به اهداف ترسیم شده خود در طول یک دهه دست یابند.

اما پروفسور استیو فربر بر این باور است که همین حالا بهترین زمان برای آغاز یک تلاش است. وی در همین زمینه گفت: «دلایل بسیاری برای ایجاد شک و تردید از این که آیا پروژه می‌تواند عملکرد کلی مغز انسان را ترسیم کند یا خیر، وجود دارد. ولی ما به کار خود ادامه می‌دهیم چرا که حتی اگر نتوانیم نهایتا در طول بازه زمانی درخواستی به اهداف اصلی خود برسیم، مطمئناً در طول همین زمان پیشرفت‌های خوبی را در زمینه های پزشکی، محاسباتی و اجتماعی صورت خواهیم داد.».

Source: BBC

پایان مطلب/