محاكاة الدماغ البشري بحواسيب خاصة من الجيل الجديد

تقترب الحواسيب الخاصة المستلهمة من بنية الدماغ، بأدائها المثير، خطوة أخرى من محاكاة شبكته العصبية في الزمن الحقيقي.

ما الحاسوب الفائق؟

يمكن تعريفه بنظام من معالجات متوازية كثيفة ومعالجات متجهات عالية الأداء وعناقيد حواسيب، دون ضرورة كل مكون. وأتاح منهجيات كالعلم الحوسبي الذي يجمع التجربة بالحساب.

أصبحت تنفذ مئات تريليونات العمليات في1 ثانية. أما حواسيبنا الشخصية فعامة الأغراض (general-purpose computer).

محاكاة الشبكة العصبية للدماغ البشري

بدأت الحواسيب المخصصة لمحاكاتها تنتج نتائج تشبه الفائقة المستخدمة حاليًا. Frontiers in Neuroscience وفق بحث منشور فيها، SpiNNaker هذا اسم الحاسوب الجديد الذي تفوق على الحواسيب الفائقة التقليدية في اختبارات السرعة وكفاءة الطاقة، وخصوصًا الأخيرة. والهدف الرئيسي للدراسة زيادة المعرفة بالأنشطة العصبية للدماغ والوصول إلى فهم أوسع لأمراض مثل الصرع وAlzheimer.

قال مصمم الدراسة ورئيس مجموعة التشريح العصبي النظري بمركز Julich الألماني، الدكتور Sacha van Albada: «يستطيع SpiNNaker بناء نموذج بيولوجي مفصل للقشرة، الطبقة الخارجية المعالجة للحواس، فيقدم نتائج أوسع تفصيلًا تسهم في أبحاث الروبوتات المتقدمة». هذا ما قاله.

الدماغ البشري

يتكون الدماغ البشري من100 مليار عصبون، أي خلية دماغية، تقيم وصلات كثيرة بعضها مع بعض. وإذا تصورناه غابة كبيرة، فكل شجرة خلية عصبية، وتوجد وصلات بين الخلايا بعدد أوراق هذه الأشجار. وهكذا يمكن اعتباره أكثر بنى الكون تعقيدًا في الكون. ونعرف اليوم ارتباط وظائف الجسم بمناطق الدماغ بحسب تفاعل الخلايا وسلوكها، لكن لم يُشرح تمامًا تحويل نشاط عصبي لسلوك، كالفكرة لحركة عضلية، أوتخزين المعلومات.

باستخدام أفضل برامج المحاكاة في المجال وأسرع الحواسيب الفائقة، لا يمكن حاليًا محاكاة سوى1% من الدماغ.

وفق مشروع الدماغ الأوروبي، يحتاج الفائق دقائق لما ينجزه الدماغ في1 ثانية. وقد يستغرق التعلم ساعات أوأسابيع، لذلك اختيار البنية المخصصة للمشكلة مهم جدًا.

تطوير الجيل الخاص SpiNNaker

SpiNNaker حاسوب خاص طُور ضمن مشروع الدماغ البشري الجاري لأكثر من15 عامًا. ويتكون من نحو نصف مليون معالج بسيط و600 لوحة دوائر، ويعمل ببرمجياته الخاصة. ويسمى مبدأ عمله أيضًا الحوسبة العصبية الشكل الرقمية، ويختلف عن الحواسيب التقليدية. وحقق نتائج قريبة جدًا من NEST، أحد أفضل حواسيب حساب العمليات العصبية. لكن استُخدمت في التحليل6 لوحات فقط، أي نحو1% من قوة SpiNNaker الكلية. ويعتقد الباحثون أن تطوير البرنامج واللوحات سيرفع الأداء كثيرًا.

ختامًا،رغم قدرة الحواسيب على إنجاز عمليات معينة بسرعة كبيرة، فهي تحتاج إلى تطوير كبير للوصول حتى إلى تعقيد ومهارات دماغ إنسان واحد. ولهذا تظل ضعيفة جدًا في القرارات السريرية مثل قرارات العلاج الطبية. لكن نجاح المشروع الذي يضم SpiNNaker قد يكشف أسباب الأمراض العصبية المليئة بالأسرار ويتيح علاجات لها. كما أن محاكاة الدماغ بمستوى مرتفع ستفتح آفاقًا ثورية لكفاءة الطاقة وأداء آليات اتخاذ القرار في الروبوتات.