Pengembangan Software Canggih Otak Manusia

Pengembangan Software Canggih Otak Manusia

Sebuah komputer yang dibangun untuk meniru jaringan saraf otak menghasilkan hasil yang sama dengan perangkat lunak superkomputer otak-simulasi terbaik yang saat ini digunakan untuk penelitian sinyal saraf, menemukan sebuah studi baru yang diterbitkan dalam jurnal Frontiers akses-terbuka di Neuroscience. Diuji untuk akurasi, kecepatan dan efisiensi energi, komputer yang dibuat khusus ini bernama SpiNNaker, memiliki potensi untuk mengatasi masalah kecepatan dan konsumsi daya superkomputer konvensional. Tujuannya adalah untuk memajukan pengetahuan kita tentang pemrosesan saraf di otak, termasuk belajar dan gangguan seperti epilepsi dan penyakit Alzheimer.

“SpiNNaker dapat mendukung model biologis rinci dari korteks – lapisan luar otak yang menerima dan memproses informasi dari indra – memberikan hasil yang sangat mirip dengan yang berasal dari simulasi perangkat lunak superkomputer yang setara,” kata Dr. Sacha van Albada, memimpin penulis studi ini dan pemimpin kelompok Neuroanatomy Teoritis di Jülich Research Center, Jerman. “Kemampuan untuk menjalankan jaringan syaraf rinci skala besar dengan cepat dan dengan konsumsi daya yang rendah akan memajukan penelitian robotika dan memfasilitasi studi tentang belajar dan gangguan otak.”

Otak manusia sangat kompleks, terdiri dari 100 miliar sel-sel otak yang saling berhubungan. Kami memahami bagaimana neuron dan komponennya masing-masing berperilaku dan berkomunikasi satu sama lain dan dalam skala yang lebih besar, area otak mana yang digunakan untuk persepsi indra, tindakan, dan kognisi. Namun, kita kurang tahu tentang terjemahan aktivitas saraf menjadi perilaku, seperti mengubah pikiran menjadi gerakan otot.

Perangkat lunak superkomputer telah membantu dengan mensimulasikan pertukaran sinyal antara neuron, tetapi bahkan perangkat lunak terbaik yang dijalankan pada superkomputer tercepat hingga saat ini hanya dapat mensimulasikan 1% otak manusia.

“Saat ini tidak jelas arsitektur komputer mana yang paling cocok untuk mempelajari jaringan otak secara keseluruhan secara efisien. Proyek Otak Manusia Eropa dan Pusat Penelitian Jülich telah melakukan penelitian ekstensif untuk mengidentifikasi strategi terbaik untuk masalah yang sangat rumit ini. Superkomputer saat ini membutuhkan beberapa menit untuk mensimulasikan satu detik dari waktu nyata, jadi mempelajari proses seperti belajar, yang memerlukan waktu berjam-jam dan hari secara real-time saat ini tidak dapat dijangkau. ” menjelaskan Profesor Markus Diesmann, rekan penulis, kepala departemen Computational and Systems Neuroscience di Jülich Research Center.

Dia melanjutkan, “Ada kesenjangan besar antara konsumsi energi otak dan superkomputer saat ini. Komputasi neuromorfik (otak-terinspirasi) memungkinkan kita untuk menyelidiki seberapa dekat kita bisa mendapatkan efisiensi energi otak menggunakan elektronik.”

Dikembangkan selama 15 tahun terakhir dan berdasarkan struktur dan fungsi otak manusia, SpiNNaker – bagian dari Platform Komputasi Neuromorfik dari Proyek Otak Manusia – adalah komputer yang dibangun khusus yang terdiri dari setengah juta elemen komputasi sederhana yang dikontrol oleh perangkat lunaknya sendiri. Para peneliti membandingkan akurasi, kecepatan dan efisiensi energi SpiNNaker dengan NEST – perangkat lunak superkomputer khusus yang saat ini digunakan untuk penelitian sinyal-otak neuron.

“Simulasi yang dijalankan pada NEST dan SpiNNaker menunjukkan hasil yang sangat mirip,” lapor Steve Furber, rekan penulis dan Profesor Teknik Komputer di University of Manchester, Inggris. “Ini adalah pertama kalinya seperti simulasi rinci korteks telah dijalankan di SpiNNaker, atau pada platform neuromorfik. SpiNNaker terdiri dari 600 papan sirkuit yang menggabungkan lebih dari 500.000 prosesor kecil secara keseluruhan. Simulasi yang dijelaskan dalam penelitian ini hanya menggunakan enam papan – 1% dari total kemampuan mesin. Temuan dari penelitian kami akan meningkatkan perangkat lunak untuk mengurangi ini menjadi satu papan. ”

Van Albada berbagi aspirasi masa depannya untuk SpiNNaker, “Kami berharap untuk simulasi real-time yang semakin besar dengan sistem komputasi neuromorfik ini. Dalam Proyek Otak Manusia, kami sudah bekerja dengan ahli neurorobotik yang berharap untuk menggunakannya untuk kontrol robot.”

Authored by: Gloria Phillips