(с) habrahabr.ru
Источник: Nature
Некоторое время назад на Хабре была опубликована заметка о возможностях 3D SEM-микроскопии применительно к исследованию структуры человеческого мозга в рамках европейского мегапроекта «The Human Brain Project». Под катом мы постарались максимально подробно – а это значит будет много текста – ответить на заданные вопросы, но начнём по традиции с некоторого введения.
Attention! Впереди очень много текста
Предисловие
Как показала практика предыдущей статьи и комментариев к ней на трёх ресурсах: HabraHabr, Nanometer.ru и Dirty. Чтобы пояснить, а чем собственно занимаются химики, физики, биологи, математики, инженеры и программисты в рамках The Human Brain Project (HBP), поэтому я хотел бы сначала остановиться более подробно на главной цели проекта и описании 12 субпроектов (SP), объединённых в HBP.
Основная цель и задачи HBP
Начнём с глобального. Итак, HBP ставит своей задачей ни много ни мало, а понимание работы головного мозга человека. И если мы сможем воплотить эту мечту в жизнь, то мы поймём, как лечить различные заболевания головного мозга, сможем осознать, что же всё-таки делает нас людьми, а также создадим революционные компьютерные технологии.
Краткое описание всех 12 подпроектов (в конце каждого ролика приводится список организаций, работающих над их реализацией):
SP 1 – Strategic Mouse Brain Data – Основная цель данного проекта: получить всю недостающую основную информацию о структуре головного мозга мышей и упростить сравнение между мышиным мозгом и человеческим.
Фактически часть данного подпроекта по исследованию мозга с помощью трёхмерной электронной микроскопии была разобрана в предыдущей статье. Как правильно заметили в комментариях к посту, мыши умеют решать простейшие головоломки, например, целенаправленно нажимать кнопочку для получения еды или искать кратчайший путь в лабиринте с оной.
SP 2 – Strategic Human Brain Data – Основная цель: получение многоуровневого набора данных о человеческом мозге, который сходен с данными, полученными для мозга мышей, и упрощение использования данных проекта SP 1 для предсказания процессов в мозге человека.
Таким образом, команда данного проекта будет заполнять пустоту между микроскопическими данными, полученными в проекте SP 1 и макроскопическими данными, которые можно получить, например, с помощью МРТ. В том числе планируется создать 3D “Google”-map мозга, каждый пользователь которой сможет увидеть где и какие области находятся, как происходит передача сигналов и так далее.
Пользователь Хабра vaborg проговорился, что вовлечён в проект по МРТ (SP2), так что просим его написать нам подробнее об изучении мозга с помощью МРТ и ЯМР и связи этого подпроекта с SP1 и SP3.
SP 3 – Cognitive Architectures – Основная цель: более глубокое познание когнитивной архитектуры мозга (пардон за тавтологию), то есть как мы читаем, как распознаём вещи, лица, в чём заключается мотивация и как она работает и так далее.
Другими словами, эти ребята занимаются определением, какие области мозга и как взаимодействуют между собой (например, как зрительная или слуховая информация обрабатывается, какие части мозга задействованы при этом), то есть это классический «top-down» подход, в отличие от двух первых – «bottom-up».
SP 4 – Mathematical and Theoretical Foundations of Brain Research – Основная цель подпроекта: разработка теорий, математический теорий, которые лягут в основу всех дальнейших проектов по созданию модели мозга. Фактически, этот подпроект о том, как, зная структуры мозга на разных уровнях, построить единую математическую модель, включающую в себя также такое важное свойство мозга, как гибкость.
SP 5 – Neuroinformatics – один из основных подпроектов в рамках HBP. Его основная цель – организовать и сделать максимально доступной для нейроучёных весь тот массив различных данных, знаний и инструментов для изучения мозга, который был наработан международным коллективом учёных. В частности, для реализации этого уже функционирует web-site, на котором можно, например, взглянуть на мозг мышки и увидеть в каких регионах мозга производится тот или иной белок.
Более подробно о том, как собираются и обрабатываются данные можно посмотреть на TED с русскими или английскими субтитрами.
SP6 – Brain Simulation – Главная цель подпроекта: создать такие инструменты, которые позволят нам, основываясь на биологических данных проводить симуляцию, моделирование отдельных частей и даже целого мозга. Это будет открытая платформа. Возможно, также, что удастся в моделировании учесть воздействие и взаимодействия на молекулярном уровне.
SP7 – High Performance Computing – Данный подпроект имеет своей целью предоставить всем вовлечённым в HBP широкий доступ к суперкомпьютерам, Big Data и облачным технологиям, а также поддержку в визуализации, создании и симулировании многоуровневых моделей мозга и так далее.
SP8 – Medical Informatics – Основная цель подпроекта: разработать методы, которые позволят выявлять болезни (сюда войдут клинические и генетические данные, данные МРТ, собираемые в госпиталях и так далее), а также понять симптоматику болезни и как можно было бы их лечить на фактически молекулярном уровне.
SP9 – Neuromorphic Computing – В рамках данного подпроекта планируется создать, внедрить в производство и развивать конфигурируемые нейроморфных платформы и чипы, внутри которых будут сидеть модели мозга, разработанные в SP6. Каждый такой чип по задумке авторов будет работать на принципе смешения сигналов (фактически аналоговый процессор) и будет содержать до четырёх миллионов нейронов с миллиардов синаптических связей, что должно обеспечить скорость работы быстрее до 10 000 раз, по сравнению с обычным мозгом.
SP10 – Neurorobotics – Целью подпроекта является создание программной и аппаратной платформы, позволяющей учёным совмещать апробированную модель мозга или отдельных его участков к телу робота для создания нейроморфным роботических систем.
SP11 – Applications – данный подпроект больше интересен, скорее всего, для фантастов и футурологов, потому что именно в нём разрабатывается концепции Медицины Будущего:
Нейронаук Будущего:
Вычислительной Техники Будущего:
SP12 – Ethics and Society – фактически данный подпроект будет заниматься разработкой этических норм, расчётом социальных последствий и потенциальных рисков от всего HBP.
Краткое описание всех 12 подпроектов (в конце каждого ролика приводится список организаций, работающих над их реализацией):
SP 1 – Strategic Mouse Brain Data – Основная цель данного проекта: получить всю недостающую основную информацию о структуре головного мозга мышей и упростить сравнение между мышиным мозгом и человеческим.
Фактически часть данного подпроекта по исследованию мозга с помощью трёхмерной электронной микроскопии была разобрана в предыдущей статье. Как правильно заметили в комментариях к посту, мыши умеют решать простейшие головоломки, например, целенаправленно нажимать кнопочку для получения еды или искать кратчайший путь в лабиринте с оной.
SP 2 – Strategic Human Brain Data – Основная цель: получение многоуровневого набора данных о человеческом мозге, который сходен с данными, полученными для мозга мышей, и упрощение использования данных проекта SP 1 для предсказания процессов в мозге человека.
Таким образом, команда данного проекта будет заполнять пустоту между микроскопическими данными, полученными в проекте SP 1 и макроскопическими данными, которые можно получить, например, с помощью МРТ. В том числе планируется создать 3D “Google”-map мозга, каждый пользователь которой сможет увидеть где и какие области находятся, как происходит передача сигналов и так далее.
Пользователь Хабра vaborg проговорился, что вовлечён в проект по МРТ (SP2), так что просим его написать нам подробнее об изучении мозга с помощью МРТ и ЯМР и связи этого подпроекта с SP1 и SP3.
SP 3 – Cognitive Architectures – Основная цель: более глубокое познание когнитивной архитектуры мозга (пардон за тавтологию), то есть как мы читаем, как распознаём вещи, лица, в чём заключается мотивация и как она работает и так далее.
Другими словами, эти ребята занимаются определением, какие области мозга и как взаимодействуют между собой (например, как зрительная или слуховая информация обрабатывается, какие части мозга задействованы при этом), то есть это классический «top-down» подход, в отличие от двух первых – «bottom-up».
SP 4 – Mathematical and Theoretical Foundations of Brain Research – Основная цель подпроекта: разработка теорий, математический теорий, которые лягут в основу всех дальнейших проектов по созданию модели мозга. Фактически, этот подпроект о том, как, зная структуры мозга на разных уровнях, построить единую математическую модель, включающую в себя также такое важное свойство мозга, как гибкость.
SP 5 – Neuroinformatics – один из основных подпроектов в рамках HBP. Его основная цель – организовать и сделать максимально доступной для нейроучёных весь тот массив различных данных, знаний и инструментов для изучения мозга, который был наработан международным коллективом учёных. В частности, для реализации этого уже функционирует web-site, на котором можно, например, взглянуть на мозг мышки и увидеть в каких регионах мозга производится тот или иной белок.
Более подробно о том, как собираются и обрабатываются данные можно посмотреть на TED с русскими или английскими субтитрами.
SP6 – Brain Simulation – Главная цель подпроекта: создать такие инструменты, которые позволят нам, основываясь на биологических данных проводить симуляцию, моделирование отдельных частей и даже целого мозга. Это будет открытая платформа. Возможно, также, что удастся в моделировании учесть воздействие и взаимодействия на молекулярном уровне.
SP7 – High Performance Computing – Данный подпроект имеет своей целью предоставить всем вовлечённым в HBP широкий доступ к суперкомпьютерам, Big Data и облачным технологиям, а также поддержку в визуализации, создании и симулировании многоуровневых моделей мозга и так далее.
SP8 – Medical Informatics – Основная цель подпроекта: разработать методы, которые позволят выявлять болезни (сюда войдут клинические и генетические данные, данные МРТ, собираемые в госпиталях и так далее), а также понять симптоматику болезни и как можно было бы их лечить на фактически молекулярном уровне.
SP9 – Neuromorphic Computing – В рамках данного подпроекта планируется создать, внедрить в производство и развивать конфигурируемые нейроморфных платформы и чипы, внутри которых будут сидеть модели мозга, разработанные в SP6. Каждый такой чип по задумке авторов будет работать на принципе смешения сигналов (фактически аналоговый процессор) и будет содержать до четырёх миллионов нейронов с миллиардов синаптических связей, что должно обеспечить скорость работы быстрее до 10 000 раз, по сравнению с обычным мозгом.
SP10 – Neurorobotics – Целью подпроекта является создание программной и аппаратной платформы, позволяющей учёным совмещать апробированную модель мозга или отдельных его участков к телу робота для создания нейроморфным роботических систем.
SP11 – Applications – данный подпроект больше интересен, скорее всего, для фантастов и футурологов, потому что именно в нём разрабатывается концепции Медицины Будущего:
Нейронаук Будущего:
Вычислительной Техники Будущего:
SP12 – Ethics and Society – фактически данный подпроект будет заниматься разработкой этических норм, расчётом социальных последствий и потенциальных рисков от всего HBP.
No comments:
Post a Comment