Están construyendo una computadora para imitar el cerebro humano

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Una computadora construida para imitar las redes neuronales del cerebro produce resultados similares a los del mejor software de supercomputación de simulación cerebral, actualmente es usada para la investigación de la señalización neuronal, según un nuevo estudio publicado en la revista de acceso abierto Frontiers in Neuroscience.

Probado en cuanto a precisión, velocidad y eficiencia energética, este ordenador hecho a medida llamado SpiNNaker, tiene el potencial de superar los problemas de velocidad y consumo de energía de las supercomputadoras convencionales.

El objetivo es avanzar en el conocimiento del procesamiento neural en el cerebro, para incluir el aprendizaje y trastornos como la epilepsia y la enfermedad de Alzheimer.

Spinnaker

SpiNNaker puede soportar modelos biológicos detallados de la capa externa del cerebro (la encargada de recibir y procesar la información de los sentidos) con resultados muy similares a los de una simulación de software de una supercomputadora equivalente”, dice la Dra Sacha van Albada, autora principal de este estudio y líder del grupo de Neuroanatomía Teórica del Centro de Investigación Jülich, Alemania.

La Dra Sacha van Albada también afirma que “la capacidad de ejecutar redes neurales detalladas a gran escala rápidamente y con bajo consumo de energía hará avanzar la investigación robótica y facilitará los estudios sobre el aprendizaje y los trastornos cerebrales”.

El cerebro humano es extremadamente complejo, y comprende 100.000 millones de células cerebrales interconectadas. Entendemos cómo las neuronas individuales y sus componentes se comportan y se comunican entre sí y a mayor escala, qué áreas del cerebro se utilizan para la percepción, la acción y la cognición sensoriales.

El software de la supercomputadora

Ha ayudado simulando el intercambio de señales entre neuronas, pero incluso el mejor software ejecutado en las supercomputadoras más rápidas hasta la fecha sólo puede simular el 1% del cerebro humano.

“En la actualidad no está claro qué arquitectura de computadora es la más adecuada para estudiar eficientemente las redes cerebrales completas, el Proyecto Europeo del Cerebro Humano y el Centro de Investigación de Jülich han realizado una extensa investigación para identificar la mejor estrategia para este problema tan complejo. Las supercomputadoras actuales necesitan varios minutos para simular un segundo de tiempo real, por lo que los estudios sobre procesos como el aprendizaje, que requieren horas y días en tiempo real, están actualmente fuera de su alcance”, explica el profesor Markus Diesmann, coautor y jefe del departamento de Neurociencias Computacionales y de Sistemas del Centro de Investigación Jülich.

Continúa diciendo: “Existe una enorme brecha entre el consumo de energía del cerebro y las supercomputadoras de hoy en día. La computación neuromórfica (inspirada en el cerebro) nos permite investigar cuán cerca podemos llegar a la eficiencia energética del cerebro usando la electrónica”.

Desarrollado en los últimos 15 años

Basado en la estructura y función del cerebro humano, SpiNNaker, parte de la “Plataforma de Computación Neuromórfica del Proyecto Cerebro Humano”, es una computadora personalizada compuesta por medio millón de elementos informáticos simples controlados por su propio software. Los investigadores compararon la precisión, velocidad y eficiencia energética de SpiNNaker con la de NEST, un software de supercomputación especializado que se utiliza actualmente en la investigación de la señalización neuronal cerebral.

Las simulaciones realizadas en NEST y SpiNNaker mostraron resultados muy similares”, informa Steve Furber, coautor y profesor de Ingeniería Informática en la Universidad de Manchester, Reino Unido.

“Esta es la primera vez que se ejecuta una simulación tan detallada de la corteza en SpiNNaker, o en cualquier plataforma neuromórfica. SpiNNaker está compuesta de 600 placas de circuito que incorporan más de 500.000 pequeños procesadores en total. La simulación descrita en este estudio utilizó sólo seis placas, el 1% de la capacidad total de la máquina, los resultados de nuestra investigación mejorarán el software para reducir esto a una sola placa”.

Van Albada comparte sus futuras aspiraciones para SpiNNaker: “Esperamos que las simulaciones en tiempo real con estos sistemas informáticos neuromórficos sean cada vez más grandes, en el Proyecto Cerebro Humano, ya trabajamos con neuroroboticistas que esperan ser usados para el control robótico”.

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