Um estudo publicado no jornal de acesso aberto Frontiers in Neuroscience descobriu que um computador baseado na simulação de redes neurais no cérebro teve desempenho semelhante a supercomputadores executando o melhor software de emulação de cérebro usado na pesquisa de sinais neurais. Quando testado quanto à precisão, velocidade e consumo de energia, este computador exclusivo, o SpiNNaker, tem o potencial de superar os supercomputadores convencionais em termos de velocidade e eficiência de energia. O objetivo é ampliar o conhecimento sobre o trabalho dos neurônios no cérebro, aplicado ao aprendizado e a distúrbios como epilepsia e doença de Alzheimer.
O SpiNNaker é capaz de fornecer modelos biológicos detalhados do córtex (a camada externa do cérebro que recebe e processa informações dos sentidos), produzindo resultados muito próximos aos obtidos ao executar programas de emulação em um supercomputador”, diz o Dr. Sacha van Albada, autor principal Líder de Pesquisa e Equipe de Neuroanatomia Teórica no Julich Research Center na Alemanha. "A capacidade de executar redes neurais detalhadas em grande escala com rapidez e baixo gasto de energia contribuirá para a pesquisa em robótica e também para o estudo de distúrbios cerebrais."
O cérebro humano é muito complexo e contém cem bilhões de células interconectadas. Temos uma compreensão de como os neurônios individuais e seus componentes operam, e como eles interagem uns com os outros, quais áreas do cérebro são usadas para percepção sensorial, ação e cognição. Mas sabemos menos sobre a transformação da atividade neural em comportamento, por exemplo, como o pensamento é transformado em movimento muscular.
O software do supercomputador ajudou a emular a sinalização entre os neurônios, mas mesmo os melhores programas nos computadores mais rápidos de hoje só podem emular 1% do cérebro humano.
“Ainda não está claro qual arquitetura de computador é mais adequada para executar com eficiência um emulador de cérebro inteiro. O European Human Brain Project e o Julich Research Center conduziram uma extensa pesquisa para determinar a melhor estratégia para esta tarefa assustadora. Os supercomputadores de hoje levam minutos para emular um segundo de ação real, portanto, pesquisas como processos de aprendizagem não estão disponíveis hoje, explica o professor Markus Disman, coautor e chefe do Departamento de Neurociência Computacional do Centro de Pesquisa Julich. - Existe uma grande lacuna entre o consumo de energia do cérebro e do supercomputador. A computação neuromórfica (semelhante ao cérebro) nos permite entender o quão perto podemos chegar da eficiência energética do cérebro usando a eletrônica."
Desenvolvido ao longo de quinze anos e baseado na estrutura e nos modos do cérebro humano, o SpiNNaker - parte da plataforma de computação neuromórfica do European Brain Research Project - consiste em meio milhão de elementos de computação simples. Os pesquisadores compararam a precisão, velocidade e eficiência energética do SpiNNaker com o NEST, um software de supercomputador especializado usado para estudar sinais neurais no cérebro.
"As emulações em execução no SpiNNaker e no NEST mostram resultados muito semelhantes", diz o co-autor Steve Furber, professor de engenharia da computação da Universidade de Manchester. - Pela primeira vez, tal emulação detalhada do córtex cerebral foi produzida por meio de SpiNNaker (ou qualquer outra plataforma neuromórfica). SpiNNaker inclui 600 placas combinando mais de 500.000 pequenos processadores. A emulação realizada neste estudo utilizou apenas seis placas, o que representa 1% da potência total da máquina. Nossos resultados ajudarão a melhorar o software e reduzir o número de placas usadas para apenas uma."
Como diz o Dr. van Albada: “Esperamos fazer mais emulações em tempo real usando esses sistemas de computação neuromórfica. No European Brain Research Project, já estamos trabalhando com especialistas em neuro-robótica que esperam aplicar nossas descobertas para controlar robôs.”
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Vadim Tarabarko
