Bilim insanları, bugüne kadar oluşturulmuş en ayrıntılı beyin haritasını tanıttı. Bu büyüleyici şema, bir fare beyninin neredeyse 10 milyon nöronunu, 26 milyar sinapsını ve birbirine bağlı 86 farklı beyin bölgesini temsil ediyor.
Bu dijital kopya, araştırmacıların hastalık sırasında beyinde neler olduğunu, beyin dalgalarının zihinsel odaklanmayı nasıl şekillendirdiğini ve nöbetlerin beyne nasıl yayıldığını anlamalarına yardımcı olacak. Şimdiye kadar, bu sorular sadece gerçek beyin dokusu kullanılarak ve her seferinde tek bir deneyle yanıtlanabiliyordu.
Projede çalışan Seattle’daki Allen Enstitüsü’nden araştırmacı Dr. Anton Arkhipov, haritayı “teknik bir dönüm noktası” olarak isimlendiriyor. Arkhipov, “Bu cins bir bilgi süreç gücüyle, tam ve biyofiziksel olarak gerçek bir beyin modeli oluşturma maksadı artık bilim kurgu olmaktan çıktı. Bilim insanları, beyni anlamanın, sözün tam manasıyla bir beyin inşa edebilmek manasına geldiği yeni bir sonda bulunuyor” diyor.
Bu çarpıcı yeni manzara, beynin kritik derecede değerli en dış katmanı olan bir fare korteksinin sanal bir kopyasını gösteriyor. Canlı renkler, görsel sürece, beden hareketi, karar verme üzere farklı vazifelerden sorumlu olan farklı kortikal alanları temsil ediyor. Her bölge, beynin ve bedenin irtibatını sağlamak için elektriksel ve kimyasal sinyalleri ileten inanılmaz yoğunlukta bir nöron (sinir hücreleri) ormanından oluşuyor.
Süper bilgisayar Fugaku’nun muazzam hesaplama gücü
Tüm bölgelerden yayılan küçük beyaz ağaç gibisi kollar, bildiri göndermek için sinyal veren ve adeta “konuşan” etkin nöronlar. Elektriksel sinyaller, tek bir nöronun yuvarlak merkezi gövdesinden, akson ismi verilen uzun, uzmanlaşmış bir uzantı boyunca ilerliyor ve bir öbür nöronla ilişki noktasına ulaşıyor. Elektriksel sinyal, kimyasal bir sinyali tetikliyor ve nörotransmiter olarak bilinen moleküller bir hücreden başkasına akıyor, sinyal periyodunu gerçekleştiriyor ve bir sonraki hücrede yeni bir elektrik akımı başlatıyor.
Allen Enstitüsü elektrofizyoloji yardımcı yöneticisi Dr. Tim Jarsky, “Beyin, hücrelerin nasıl davranması gerektiğini sezginizle çözemeyeceğiniz kadar karmaşık bir sistem olduğu için modelleme inanılmaz derecede önemli” diye belirtiyor. Jarsky, “Bu data setindeki nöron tiplerinin alt kümesiyle bile, çok çeşitli sinyalleşme tipleriyle mümkün olan sayısız etkileşime sahibiz. Tüm bu ögeleri bir ortaya getirdiğinizde devrenin nasıl davranacağını anlamak için nitekim bir modele gereksiniminiz oluyor” diye ekliyor.
Bu devasa harita, Japonya’nın ultra süratli harika bilgisayarı Fugaku kullanılarak oluşturuldu. Japonya’nın amiral gemisi muhteşem bilgisayarı, saniyede 400 katrilyondan fazla hesaplama yapma kapasitesine sahip ve bilgileri göz kırpmamızdan daha süratli işliyor. Bu gücün boyutunu daha net bir örnekle belirtmek gerekirse, şu anda saniyeleri saymaya başlasanız, bu sayıya ulaşmak yaklaşık 12,7 milyar yıl sürer.
Tokyo’daki Japonya Elektro-İletişim Üniversitesi’nden Dr. Tadashi Yamazaki, Fugaku’nun astronomi, meteoroloji ve ilaç keşfi üzere çok çeşitli hesaplamalı bilim alanlarında kullanıldığını söylüyor. Yamazaki, “Bu vesileyle, Fugaku’yu nöral devre simülasyonu için kullandık” diye belirtiyor.
Nihai emel: İnsan beyni
Uzmanlara nazaran, uzun vadeli amaç yalnızca korteks değil, fare beyninin tamamını simüle etmek ve sonunda insan beyni modellerine ulaşmak. İki çeşit ortasındaki muhakkak yapısal benzerlikler nedeniyle, bu modelin insan beyni gelişimi için emniyetli bir başlangıç noktası olduğu düşünülüyor.
Fugaku, Haziran 2020’de dünyanın en süratli üstün bilgisayarı ilan edilmişti, lakin beş yıl sonra TOP 500 listesinde yedinciliğe geriledi. Listenin doruğunda ise ABD’nin üçüncü “exo-scale” sistemi olan El Capitan yer alıyor. Exo-scale, saniyede en az bir kentilyon süreç (bir milyar milyar, yani 1’in akabinde 18 sıfır) gerçekleştirebilen sistemlere deniyor. Bu sanal beyin simülasyonunu ayrıntılandıran bir makalenin, bu hafta St. Louis, Missouri’de gerçekleşecek olan SC25 harika bilgi süreç konferansında tanıtılması bekleniyor.
