Функциональная компьютерная модель головного мозга

Нейробиологи из Университета Ватерлоо утверждают, что создали самую сложную и масштабную модель человеческого мозга ^[1]. С помощью open source нейросимулятора Nengo ^[2] на суперкомпьютере они эмулировали работу 2,5 миллионов нейронов, разделённых по функциональности, в соответствии с реальными отделами человеческого мозга ^[1].

В отличие от IBM Watson и прочих систем, виртуальная модель под названием SPAUN ^[3] (Semantic Pointer Architecture Unified Network) создавалась не для решения практических задач, а для максимально реалистичного моделирования работы человеческого мозга ^[1]. Например, в проекте Blue Brain ^[4] специалисты IBm ориентировались на создании точной пространственной модели, но не учитывали функционального различия отделов мозга ^[1].

Ввод данных в SPAUN осуществляется через цифровой «глаз» с разрешением 28х28 (784) пикселов. Других способов ввода информации не предусмотрено. Ему можно показать ряд цифр и знаков, которые передаются в память. Система воспринимает некоторые знаки как команды, которые нужно выполнить. Результат вычислений SPAUN записывает механической «рукой».

Интересно то, что информация обрабатывается компьютером примерно так же, как это делает человеческий мозг ^[1], насколько известно нейробиологам на сегодняшний день. В системе есть префронтальная область, подкорковые ядра, базальные ганглии, таламус и т.д. Нейробиологи постарались запрограммировать обработку информации как можно ближе к природной. Зрительные сигналы поступают в зрительный отдел коры, затем в таламус. Таламус отвечает за перераспределение информации к разным районам коры головного мозга ^[1]. Базальные ганглии контролируют поток информации через префронтальную область, обновляя её в соответствии с текущей необходимостью.

Например, если в текущий момент нужно приготовить еду — в префронтальную область загружается необходимая последовательность действий. В случае экстренной необходимости эта информация стирается — и загружается информация об управлении автомобилем. Человек способен очень быстро переключиться с одной задачи на другую — обладает чрезвычайно высокой когнитивной гибкостью, — благодаря базальным ганглиям и долговременной памяти.

В симуляторе SPAUN учёные заложили также ограничения, свойственные человеческому мозгу ^[1]. Например, система не может сохранить в оперативной памяти слишком длинную последовательность знаков.

Сейчас нейробиологи работают над тем механизмом самообучения и перезаписи нейронов в «мозге», чтобы SPAUN смог перепрограммировать себя и обучаться новым задачам.

Симулятор Nengo и саму нейромодель SPAUN можно скачать здесь ^[5]: spaun.zip ^[6].

Научная работа специалистов из университета Ватерлоо опубликована в журнале Science ^[7] (за платным файрволом). Бесплатные копии: 1 ^[8], 2 ^[9], 3 ^[10].

Источники: ExtremeTech ^[11], PopSci ^[12]

Автор: alizar

Источник ^[13]