Cercetătorii europeni fac pași importanți într-un domeniu care, până nu demult, părea a fi exclusiv apanajul science-fiction-ului: simularea completă a creierului uman pe un supercomputer. Odată cu avansurile recente în tehnologia de calcul și în modelele de înțelegere a rețelelor neuronale, specialiști din Germania și nu numai cred că posibilitatea de a reproduce digital funcționarea întregii mase gri a creierului uman este din ce în ce mai aproape. Dacă la începutul anilor 2000 această idee rămânea o provocare de conceptualizare, astăzi ea pare să devină fezabilă, odată cu progresele tehnologice și cu noile abordări stilizate ale neuroștiinței computaționale.
### De la muște la modele digitale complexe: pași importanți în înțelegerea creierului
Un moment crucial în această direcție s-a produs în 2024, când cercetătorii au reușit să realizeze prima hartă completă a circuitelor neuronale din creierul unei muște de fructe. La o scară minusculă, creierul insectei conține zeci de milioane de sinapse și o rețea densă de conexiuni, o architecture comparableă ca și complexitate cu cele ale sistemelor mai mari, din alte specii de animale. Această realizare a fost un indicator clar că descrierea și modelarea detaliată a modului în care semnalele sunt transmise în creier devin din ce în ce mai accesibile tehnologic și metodologic.
Chiar dacă dimensiunea sistemului nervos al unei muște este departe de cea a umanului, diferența de scară este spectaculos de mare. Creierul uman are aproximativ 86 de miliarde de neuroni, legate între ele prin peste 100 de trilioane de conexiuni sinaptice. Această bogăție de conexiuni face ca simularea unui asemenea sistem să reprezinte o provocare de proporții inimaginabile și să necesite nu doar hardware extrem de puternic, ci și modele matematic sofisticate, capabile să redea complexitatea și dinamica rețelelor neurocognitive. În trecut, proiecte precum Human Brain Project au încercat să facă posibile simulări complete ale creierului uman, dar rezultatele s-au întâlnit cu limite tehnice și de resurse, rămânând doar la niveluri parțiale și teoretice.
### Supercomputerul JUPITER – un nou horizon pentru simulații neuronale
Un nou capitol în această aventură a fost deschis de cercetătorii din cadrul Centrului de Cercetare Jülich din Germania, care speră să depășească aceste limitări cu ajutorul supercomputerului JUPITER. Acesta, fiind unul dintre cele mai puternice sisteme de calcul din lume, ocupă locul patru în clasamentul internțional TOP500, și este echipat cu mii de unități de procesare grafică specializate pentru calcule paralele masive. Acest tip de tehnologie este esențial în procesul de simulare neurală pentru că permite gestionarea unor volume de date uriașe și simulări în timp real ale activității neuronale.
Echipa condusă de profesorul Markus Diesmann abordează procesul de simulare departe de metoda clasică, bazată pe construirea unui model monolitic al întregii rețele neuronale. În schimb, cercetătorii combină modele detaliate ale unor zone mici ale creierului și le conectează într-o arhitectură coerentă, permițând astfel simularea activităților neuronale la o scară aproape de cea a creierului uman.
Rezultatele recente arată că această abordare dă roade, simulând rețele neuronale cu miliarde de neuroni și trilioane de conexiuni, aproape de dimensiunea cortexului cerebral uman. Cei implicați în proiect susțin că aceste simulări nu doar reproduc comportamente emergente nevăzute în experimentele anterioare de scară redusă, ci pot oferi indicii valoroase despre modul în care funcționează procesele cognitive și neurologice.
„Simulările de această scară pot descifra dinamica reală a creierului, pe care modelele mai mici nu o pot surprinde”, afirmă Markus Diesmann. În cazul în care aceste tentative vor avea succes, ele vor duce la o înțelegere mai profundă a bolilor neurologice, a apariției conștiinței și a proceselor complexe ale minții umane.
Deși provocarea rămâne imensă, aceste progrese ar putea marca un punct de cotitură în neuroștiință, transformând complet modul în care înțelegem creierul, dar și modul în care tratăm afecțiuni precum Alzheimer sau epilepsie, sau chiar cum dezvoltăm inteligența artificială. În timp ce tehnologia continuă să avanseze, posibilitatea de a visa la un model digital autentic al minții umane devine, din ce în ce mai mult, o perspectivă tangibilă, urmând să modeleze pe termen lung știința, medicina și tehnologia viitorului.
