Oprogramowanie typu open source ułatwia prowadzenie badań nad mózgiem
W dzisiejszych badaniach nad mózgiem procesy robocze związane z neuroobrazowaniem i modelowaniem mózgu, wykorzystywane do analizy dużych ilości danych, wymagają mocy obliczeniowej i pamięci przekraczających możliwości komputerów osobistych. Z tego powodu naukowcy mają trudności z niezależnym odtworzeniem wyników naukowych uzyskanych w tak złożonych cyfrowych procesach roboczych. Biorąc pod uwagę, że współczesny postęp naukowy jest w coraz większym stopniu zależny od takich procesów roboczych, co mogą na to począć naukowcy? Otwarta platforma badań nad mózgiem EBRAINS, stworzona w ramach finansowanego ze środków UE projektu Human Brain Project (HBP SGA3), oferuje rozwiązanie w postaci szerokiego wachlarza danych i narzędzi do badań nad mózgiem, oferowanych w chronionym środowisku, które sprzyja odtwarzalności prac. Obecnie platforma EBRAINS oferuje naukowcom usługi w chmurze do symulacji i analizy mózgu za pomocą oprogramowania typu open-source o nazwie The Virtual Brain (TVB). Oprogramowanie opisano w opracowaniu opublikowanym w czasopiśmie „NeuroImage”. Usługi w chmurze TVB stworzono, aby ułatwić naukowcom z całego świata współpracę online, dzielenie się danymi i pracę oprogramowania we wspólnej przestrzeni obliczeniowej. Jako że oprogramowanie TVB zaprojektowano z myślą o dostępności i łatwości użytkowania, można z niego korzystać w przeglądarce internetowej na dowolnym systemie operacyjnym – użytkownicy nie muszą instalować żadnego dodatkowego oprogramowania. „Ponadto TVB można wykorzystać jako bibliotekę Python do programowania w laboratorium EBRAINS”, czytamy w opracowaniu. „Za pomocą tych interfejsów użytkownicy mogą przesyłać modele sieci mózgowych, konfigurować i przeprowadzać symulacje, a także przetwarzać i eksportować wyniki”.
Bezpieczeństwo przede wszystkim
Udostępnianie danych i współpraca w sieci budzą obawy związane z ochroną prywatności, ponieważ wysoce osobiste dane zdrowotne mogą zostać wykorzystane do złych celów. „Dzięki zastosowaniu oprogramowania TVB na platformie EBRAINS stworzyliśmy środowisko programistyczne, w którym globalnie wdrożono najnowocześniejsze mechanizmy bezpieczeństwa, takie jak szyfrowanie, kontrola dostępu i sandboxing w celu ochrony danych osobowych, a jednocześnie istnieje możliwość elastycznego i powtarzalnego modyfikowania procesów roboczych za pomocą aplikacji kontenerowych”, informują autorzy badania. Środki te ułatwiają poszczególnym badaczom ochronę poufnych danych i przestrzeganie unijnych przepisów o ochronie danych. Aby umożliwić odtwarzalność procesów roboczych, zespół badawczy wykorzystał rozwiązanie do zarządzania danymi rozproszonymi typu open-source DataLad, które pozwala na śledzenie wszystkich danych wejściowych, kodów i kroków przetwarzania w ramach procesu roboczego. Ta „wbudowana” odtwarzalność ułatwia naukowcom „uruchomienie całego procesu lub tylko poszczególnych jego etapów oraz sprawdzenie spójności i poprawności badań, a także wykorzystanie i dostosowanie ich do innego problemu”. Oprogramowanie TVB w ekosystemie EBRAINS można również przenosić do innych środowisk chmurowych w ramach europejskiej chmury dla otwartej nauki (EOSC) lub poza nią. Stanowi ono zatem architekturę referencyjną dla bezpiecznego przetwarzania i symulacji danych neuronaukowych w chmurze. „EBRAINS przyspiesza realizację europejskich ambicji w zakresie multidyscyplinarnych badań nad mózgiem, łącząc najnowocześniejsze osiągnięcia w dziedzinie neuronauki, wysokowydajnych systemów obliczeniowych i sztucznej inteligencji”, czytamy w komunikacie dyrektora generalnego HBP i prezesa EBRAINS Pawła Świebody zamieszczonym na stronie internetowej EBRAINS. „Jesteśmy zdeterminowani, aby zapewnić naukowcom najlepsze narzędzia i usługi internetowe do wyszukiwania, analizowania, rozpowszechniania, wizualizowania i integrowania danych dotyczących mózgu na potrzeby ich badań. Virtual Brain jest istotną częścią tej oferty, a my zobowiązujemy się do dalszego wspierania jej rozwoju i wdrażania”. Projekt HBP SGA3 (Human Brain Project Specific Grant Agreement 3) kończy się we wrześniu 2023 roku. Więcej informacji: strona projektu EBRAINS strona projektu Human Brain Project
Słowa kluczowe
HBP SGA3, mózg, EBRAINS, The Virtual Brain, TVB, oprogramowanie, chmura
