Zoptymalizowane symulacje mózgu dostępne dla wszystkich
Im lepiej rozumiemy ludzki mózg i jego złożoność, tym lepiej będziemy w stanie wykorzystać tę wiedzę do osiągnięcia postępów w neuronauce, medycynie mózgu i innych dziedzinach technologii. Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu HBP SGA3 postanowił zająć się rozwojem europejskich badań nad mózgiem dzięki opracowaniu nowoczesnej cyfrowej infrastruktury badawczej nazwanej EBRAINS – platformy gromadzącej dane i narzędzia pozwalające na realizację badań. Na platformie pojawiło się ulepszone oprogramowanie do symulacji mózgu, które może znaleźć szerokie zastosowanie w neuronauce oraz w robotyce. Narzędzie nazwane przez naukowców Neural Simulation Tool, czyli w skrócie NEST, charakteryzuje się doskonałą skalowalnością. Wydana właśnie trzecia wersja rozwiązania (NEST 3) pomaga neuronaukowcom w badaniach dynamiki, rozmiarów i struktur całych sieci neuronowych. Narzędzie NEST 3 może być wykorzystywane do badania sieci niezależnie od ich rozmiarów, zarówno na modelach przetwarzania informacji (takich jak kora wzrokowa lub słuchowa ssaków), modelach dynamiki aktywności sieci (np. laminarnych sieci korowych lub zrównoważonych sieci losowych), a także modeli uczenia się i plastyczności. Rozwiązanie NEST 3 powstało z myślą o różnych użytkownikach – od studentów prowadzących badania na swoich laptopach, aż po naukowców z dostępem do superkomputerów. Co więcej, może być wykorzystywane nawet na eksaskalowych komputerach przyszłości. „NEST to czołowe narzędzie pozwalające na symulację sieci neuronowych, koncentrujące się na dynamice sieci – dzięki temu jest narzędziem referencyjnym w tej dziedzinie nauki”, zauważa prof. Hans Ekkehard Plesser reprezentujący organizację partnerską projektu HBP SGA3 – Norweski Uniwersytet Przyrodniczy – w wypowiedzi na potrzeby informacji prasowej zamieszczonej na stronie internetowej projektu Human Brain Project. „Połączenie symulatora NEST 3, języka modelowania NESTML oraz interfejsu użytkownika NEST Desktop stanowi potężną kombinację narzędzi, pozwalającą na realizowanie nowoczesnych badań neuronaukowych oraz zdobywanie wiedzy”, dodaje prof. Plesser, który jest również przewodniczącym inicjatywy NEST i kierownikiem wysokopoziomowego poziomu wsparcia EBRAINS. Dzięki uproszczeniu budowy skomplikowanych modeli sieciowych, rozwiązanie NEST 3 umożliwia naukowcom zajmującym się badaniem mózgu bycie bardziej produktywnymi. „Dzięki pojedynczej linii kodu użytkownicy NEST 3 mogą osiągnąć to samo, co w poprzednich wersjach wymagałoby kilkudziesięciu linijek. Takie uproszczenie umożliwi badaczom analizowanie zróżnicowanych wariantów modeli i ułatwi ich walidację, co pozwoli na prowadzanie rzetelnych i powtarzalnych badań”, czytamy w artykule.
NESTML i NEST Desktop
Język modelowania NESTML pozwala na łatwe tworzenie wydajnego kodu i pisanie dowolnych modeli neuronowych. Zaawansowany, a zarazem przyjazny dla użytkowników język umożliwia naukowcom bezproblemowe dodawanie do narzędzia NEST nowych modeli komórek nerwowych i połączeń między nimi, co przyczynia się do poprawy jakości badań i ułatwia udostępnianie nowych modeli innym badaczom. Aplikacja internetowa NEST Desktop pozwala na korzystanie z symulatora NEST 3 bez konieczności znajomości języka programowania, a jednocześnie uczy użytkowników, jak konstruować i badać sieci neuronowe. W informacji prasowej czytamy, że narzędzie NEST Desktop „od początku było projektowane i wdrażane jako pomoc edukacyjna” na Uniwersytecie we Fryburgu, który jest jednym z partnerów projektu HBP SGA3 (Human Brain Project Specific Grant Agreement 3). Z czasem „rozwiązanie zostało rozwinięte w ramach projektu partnerskiego inicjatywy Human Brain Project do poziomu, który umożliwia jego wdrożenie produkcyjne, w związku z czym jest dostępne jako narzędzie online na stronie EBRAINS”. Więcej informacji: strona projektu Human Brain Project
Słowa kluczowe
HBP SGA3, Human Brain Project, NEST 3, EBRAINS, mózg, sieć neuronowa, neuron, symulator
