Ученые моделируют работу человеческого мозга

Хотя сегодня это звучит как сюжет из области научной фантастики, но уникальный проект Human Brain Project со своим миллиардным бюджетом посвящен созданию модели человеческого разума внутри суперкомпьютера. Участники проекта надеются, что практическая реализация амбициозных целей по моделированию работы и взаимодействия клубка нейронов и синапсов, которые властвуют над нашими мыслительными процессами, поможет найти решение для лечения таких заболеваний и состояний человеческого мозга, как депрессия, болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера.

Проект Человеческого Мозга является очередным шагом в долгосрочной научно-исследовательской программе, которая уже дала определенные положительные результаты в использовании компьютеров для создания виртуальной копии небольшого участка мозга крысы - неокортекса, и теперь ставит своей целью получение контроля над высшими функциями мозга человека, такими как сознательное мышление, движение и рассуждение. Предшественник современного проекта стартовал в 2005 году в Швейцарии под названием Blue Brain Project (Проект Голубой Мозг), ученые вводили в компьютер огромное количество данных и алгоритмов для изучения крошечных кусочков серого вещества грызунов.

Совсем недавно ученые объявили о значительном прогрессе, когда они смогли использовать свой компьютерный симулятор для того, чтобы точно предсказать расположение синапсов в коре головного мозга, а также эффективного построения сложных электрических цепей мозга, через которые путешествуют мысли. Генри Маркрам, невролог из Южной Африки, возглавляющий проект, заявил, что прорыв занял бы "десятилетия, если не века", если бы эксперимент проходил с использованием реальной коры головного мозга, а не компьютеров. Он сказал, что их концепция, получившая название "мозг в коробке", получила доказательство своей работоспособности. Теперь команда исследователей объединяет усилия с другими учеными для реализации новой стадии Проекта Человеческого Мозга. Как следует из названия, они стремятся наращивать свои модели, чтобы постепенно воссоздать весь человеческий мозг. Этот шаг требует как огромного финансирования, так и доступа к настолько передовым компьютерным технологиям, что до сих пор такой суперкомпьютер просто не существует.

Маркрам уверен, что если текущее финансирование проекта на последующие десять лет размером в один миллиард евро, полученное от Европейской Комиссии, позволит получить желаемый результат, то через десятилетие нейробиологами будет создан искусственный мозг, который будет "жить" внутри компьютера, и не в теории, но на практике сможет говорить и мыслить как человек. После таких смелых заявлений почему-то вспоминаются фантастические фильмы и книги, в которых умные машины, порожденные человеком, захватывают власть над нашей планетой и сеют всеобщий хаос. Коллеги ученых называют тех, кто работает над этим проектом, "командой Франкенштейна", а их компьютер сравнивают с сетью Skynet, искусственным разумом, который развязывает войну роботов с человечеством в фильме "Терминатор".

Шон Хилл, старший нейробиолог проекта, смеется над такими сравнениями. Он говорит, что суперкомпьютер в первую очередь станет глобальным хранилищем знаний о мозге, позволит ученым проводить эксперименты без необходимости исследовать содержимое черепной коробки людей. "Это инструмент для исследований, а не гигантская модель мозга, которая будет править миром, – сказал он. – Сейчас наука неврология находится в кризисе. Мы собрали очень много прекрасных данных и результатов различных экспериментов, но у нас нет места, чтобы их сохранить, и инструмента для того, чтобы их обработать. Когда у нас появится суперкомпьютер, который даст возможность и место для интеграции всех наших экспериментальных данных в единую модель, мы сможем проверить все научные предположения и гипотезы и начать изучать принципы работы человеческого мозга".

Вычислительная мощность, необходимая для построения модели работы человеческого мозга, феноменальна. Для того чтобы просто смоделировать одну из десятков тысяч клеток нейронов мозга, участвующих только в эксперименте по изучению мозга крысы, понадобится вычислительная мощность одного ноутбука. Для имитации деятельности полноценно функционирующего человеческого мозга необходимо в миллиарды раз больше. Хилл говорит, что такие вычислительные мощности, называемые exascale, будут доступны к концу десятилетия, никак не раньше. Ученые, работающие над Проектом Человеческого Мозга, надеются на продуктивное сотрудничество с разработчиками суперкомпьютеров для обеспечения соответствия будущей машины их требованиям.

Но, несмотря на то, что команда ученых проекта рекламирует свои эксперименты как попытку поиска возможного решения проблем болезней мозга, которые поразили около двух миллиардов человек по всему миру, нашлись и критики проекта, которые считают, что исследователи ставят слишком широкие задачи для достижения приемлемых результатов. Профессор Терри Сейновски, руководитель лаборатории вычислительной нейробиологии Института биологических исследований в Сан-Диего, назвал проект "обреченным на провал". Он сказал что "определенный прогресс наметился, но нам предстоит еще долгий путь, прежде чем мы приблизимся к пониманию вычислительных возможностей нейронных цепей коры головного мозга. Мы только сейчас начинаем осознавать, насколько сложен наш мозг, он гораздо сложнее любого другого устройства в известной нам области вселенной". Шон Хилл парировал критику, отметив, что его команда надеялась, что уже дала ответ скептикам своими достижениями. "Это только вопрос времени, мы будем продолжать свое дело. Давайте совершенствовать наши инструменты, сделаем их доступными для всех ученых, будем сотрудничать и работать вместе, - сказал он. - Единственный способ убедить критиков - продолжать работать, показывая положительные результаты и делать все, что можем. И мы добьемся успеха".

Игорь Грень