Aunque la red creada es enorme, con 10.400.000.000.000 de sinapsis, sólo representa el 1% de la red neuronal del cerebro
Consiguen durante 40 minutos la mayor simulación de una red neuronal hecha hasta ahora
Usando todo el poder de cálculo del superordenador japonés K, un grupo de investigadores ha logrado la mayor simulación de una red neuronal conseguida
hasta ahora. El proceso duró 40 minutos y consiguió simular un segundo
de la actividad de una red biológica. Aunque la red simulada era enorme,
sólo representa el 1 por ciento de la red neuronal del cerebro.
Los investigadores lograron simular una red consistente en 1.730.000.000 células nerviosas
conectadas mediante 10.400.000.000.000 de sinapsis. Para llevar a cabo
esta hazaña, el programa NEST utilizó 82.944 procesadores de la
supercomputadora K. El proceso duró 40 minutos y completó la simulación
de 1 segundo de actividad en una red neuronal biológica. La relevancia
de utilizar un programa como NEST
estriba en que se trata de un software de simulación de código abierto
disponible gratuitamente para todos los científicos del mundo.
Aunque la red simulada es enorme, apenas representa el 1% de la red neuronal de un cerebro. Esto es así porque las células nerviosas se
conectan al azar y, además, la simulación no pretendía proporcionar
nuevos conocimientos sobre el cerebro en sí, sino poner a prueba los límites de la tecnología de
simulación desarrollada por NEST y las capacidades de K. Durante el
ensayo los investigadores reunieron una valiosa experiencia que les
ayudará en la programación de nuevo software de simulación. Sin
embargo, este logro ha proporcionado a los neurocientíficos una idea
muy aproximada de lo que será posible hacer en el futuro, con la nueva
generación de ordenadores, los llamados exa-escala.
«Si los equipos PETA escala, como el K, son capaces de
representar ya el 1% de la red neuronal completa de un cerebro humano,
entonces sabemos que la simulación de todo el cerebro a nivel de células
nerviosas individuales y sus sinapsis será posible con los ordenadores
exa-escala, que esperemos estén disponibles en la próxima década»,
explica Markus Diesmann, director de la investigación en colaboración
con Abigail Morrison, ambos del Instituto de Neurociencia y Medicina de Jülich, Alemania.
Memoria de 24 bytes
La simulación de una red neuronal grande, y la de un proceso como el aprendizaje, requiere de inmensas cantidades de memoria informática.
Las sinapsis, las estructuras de interconectividad entre dos neuronas,
se modifican constantemente por la interacción neuronal, y los
simuladores deben tener en cuenta estas modificaciones. Pero más
importante que el número de neuronas en la red simulada es el hecho de
que, durante la simulación, cada sinapsis entre las neuronas excitadoras
requirió 24 bytes de memoria.
Esto permitió al equipo conseguir una descripción matemática exacta de
la red. En total, el simulador coordinó el uso de alrededor de un
petabyte de la memoria principal de K que, para hacerse una idea,
equivale a la suma de la memoria de unos 250.000 PCs.
Kenji Doya, del Instituto de Tecnología de Okinawa,
que actualmente lidera un proyecto que pretende esclarecer el control
neuronal y el mecanismo de la enfermedad de Parkinson, afirma que «estos
experimentos abren el camino para simulaciones combinadas entre el cerebro y el sistema músculo-esquelético utilizando
el equipo K. Además, se demuestra que la neurociencia puede hacer pleno
uso de los superordenadores peta-escala que existen actualmente».
El logro obtenido por el supercomputador K en combinación
con el software NEST ofrece una nueva tecnología para la investigación
del cerebro en Japón, y es una noticia muy alentadora para el Proyecto Cerebro Humano (HBP)
de la Unión Europea, que está previsto que comience el próximo mes de
octubre y que utilizará como supercomputadora central la que está
instalada en el Forschungszentrum de Jülich. Los investigadores en Japón
y Alemania tienen previsto continuar con su exitosa colaboración en la
próxima era de los ordenadores exa-escala.
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