العلماء على وشك محاكاة الدماغ البشري باستخدام أقوى حواسيب فائقة في العالم، بهدف كشف أسرار وظائف الدماغ. يقود الباحثون في مركز جوليخ للبحوث في ألمانيا المشروع، الذي يستفيد من حاسوب JUPITER الفائق لنمذجة 20 مليار خلية عصبية. يمكن لهذا الاختراق اختبار نظريات حول الذاكرة وتأثيرات الأدوية التي لا تستطيع النماذج الأصغر تحقيقها.
التقدم في قوة الحوسبة يمكّن الباحثين من محاكاة الدماغ البشري على نطاق غير مسبوق. حواسيب فائقة اليوم، التي تقترب من أداء الإكساسكال مع تريليون تريليون عملية في الثانية، يمكنها التعامل مع محاكيات مليارات الخلايا العصبية، وفقًا لقائمة Top500، التي تحدد أربع آلات فقط من هذا النوع في جميع أنحاء العالم. شرح ماركوس ديسمان في مركز جوليخ للبحوث في ألمانيا التحول: «لم نتمكن أبدًا من جمعها جميعًا في مكان واحد، في نموذج دماغ أكبر حيث يمكننا التحقق مما إذا كانت هذه الأفكار متسقة على الإطلاق. هذا يتغير الآن». يخطط فريقه لاستخدام JUPITER، مشروع Joint Undertaking Pioneer for Innovative and Transformative Exascale Research، المقر الرئيسي في ألمانيا. الشهر الماضي، أظهروا أن شبكة عصبية نابضة —نموذج بسيط للخلايا العصبية والمشابك— يمكن أن تتوسع لتعمل على آلاف وحدات معالجة الرسومات في JUPITER، مما يصل إلى 20 مليار خلية عصبية و100 كوادريليون اتصال. هذا يطابق حجم القشرة المخية البشرية، مركز الوظائف الدماغية العليا. أكد ديسمان قيمة الحجم: «نعرف الآن أن الشبكات الكبيرة يمكن أن تفعل أشياء مختلفة نوعيًا عن الصغيرة. من الواضح أن الشبكات الكبيرة مختلفة». المحاكيات السابقة، مثل تلك لدماغ ذبابة الفاكهة، تفتقر إلى ميزات تظهر فقط في الأنظمة الأكبر، مشابهًا لكيفية تفوق نماذج اللغة الكبيرة على الصغيرة. شدد توماس نووتني في جامعة ساسكس في المملكة المتحدة على الحاجة إلى جهود كاملة النطاق: «التقليص ليس مجرد تبسيط قليل، أو جعله أكثر خشونة قليلاً، بل يعني التخلي عن خصائص معينة تمامًا. من المهم حقًا أن نتمكن في النهاية من القيام بمحاكيات كاملة النطاق، لأننا لن نحصل أبدًا على الشيء الحقيقي خلاف ذلك». يعتمد النموذج على بيانات حقيقية من تجارب الدماغ البشري، بما في ذلك عدد المشابك ومستويات النشاط، كما أشارت المتعاونة يوهانا سينك في جامعة ساسكس. أضاف ديسمان: «لدينا الآن هذه البيانات التشريحية كقيود، ولكن أيضًا قوة الحاسوب». يمكن لهذه المحاكيات اختبار نظريات تشكل الذاكرة بإدخال صور ومراقبة الردود، أو تقييم الأدوية للحالات مثل الصرع، الذي يتميز بانفجارات نشاط دماغي غير طبيعي. تسمح القوة المحسنة بتشغيل أسرع لدراسة العمليات البطيئة مثل التعلم وتضمين سلوكيات الخلايا العصبية التفصيلية. ومع ذلك، تبقى التحديات. حذر نووتني من أن حتى محاكيات حجم الدماغ تفتقر إلى المدخلات من العالم الحقيقي ولا يمكنها تكرار سلوك الحيوان تمامًا. «لا يمكننا بناء أدمغة فعليًا. حتى لو استطعنا صنع محاكيات بحجم الدماغ، لا يمكننا صنع محاكيات للدماغ».
