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新手已上路木蟲 (職業(yè)作家)
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超級(jí)計(jì)算機(jī)成功模擬大鼠部分大腦
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藍(lán)色大腦計(jì)劃（Blue Brain Project），這個(gè)旨在通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人腦的歐洲神經(jīng)科學(xué)項(xiàng)目長(zhǎng)久以來(lái)備受爭(zhēng)議。現(xiàn)在，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)十年的研究，該項(xiàng)目終于發(fā)布了其首個(gè)重大成果：成功制作出沙粒大小的大鼠腦神經(jīng)回路的數(shù)字模型。該研究工作模擬了通過(guò)近3 700萬(wàn)個(gè)突觸所連接的約31 000個(gè)虛擬腦細(xì)胞。 藍(lán)色大腦計(jì)劃開始于2005年，由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家亨利 馬克萊姆（Henry Markram）主持進(jìn)行。它的目的是利用實(shí)驗(yàn)中獲得的有關(guān)神經(jīng)元三維形狀及其電學(xué)特性、離子通道和不同細(xì)胞產(chǎn)生的蛋白質(zhì)的數(shù)據(jù)，來(lái)構(gòu)建一個(gè)具有生物學(xué)細(xì)節(jié)的大腦計(jì)算機(jī)模型。 馬克萊姆認(rèn)為這樣的模型有助于我們更深層的了解大腦是如何工作的，但是其他神經(jīng)學(xué)家持有異議，他們認(rèn)為此模型與更簡(jiǎn)單更抽象的神經(jīng)回路模擬相比，沒什么更大的用處，要說(shuō)有什么區(qū)別，只不過(guò)前者占用了大量寶貴的運(yùn)算能力和超算資源罷了。 此計(jì)劃也與價(jià)值10億歐元（約11億美元）的人類大腦項(xiàng)目（Human Brain Project）有著些許關(guān)聯(lián)，馬克萊姆曾幫忙游說(shuō)歐洲委員會(huì)出資開啟這個(gè)長(zhǎng)達(dá)十年的項(xiàng)目，此項(xiàng)目的目標(biāo)也是用超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬人類的大腦。人類大腦計(jì)劃已于2013年順利啟動(dòng)，馬克萊姆曾是其領(lǐng)導(dǎo)人之一。不過(guò)就在今年三月，由于外界對(duì)于其管理方式上的批評(píng)，其領(lǐng)導(dǎo)層發(fā)生了變動(dòng)，科研計(jì)劃也有所改動(dòng)。 一篇描述大鼠腦模型的論文于10月8日發(fā)表在《細(xì)胞》（Cell），它可以讓我們窺視到馬克萊姆所設(shè)想的世界。來(lái)自12個(gè)國(guó)家的80位研究人員的努力成果匯集到一個(gè)大腦模型上，此模型模擬了大鼠的初級(jí)軀體感覺皮層（此皮層接收來(lái)自觸須和其他身體部分上的感官信息）上的一小塊神經(jīng)回路。 這個(gè)模型并沒有模擬皮層的所有細(xì)節(jié)（如果感興趣的話可以戳進(jìn)去看看，是免費(fèi)的）：首先它并不包括神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞（大腦的非神經(jīng)元細(xì)胞）和血管，也沒有模擬神經(jīng)回路更復(fù)雜的特性，例如可塑性（突觸連接如何響應(yīng)外界刺激而發(fā)生改變）。 不管怎樣，馬克萊姆表示這個(gè)模型可以再現(xiàn)皮質(zhì)回路的突現(xiàn)性質(zhì)。當(dāng)用特定的方法操作時(shí)，例如模擬觸須的撓度，此模型可以得到和實(shí)際實(shí)驗(yàn)一樣的結(jié)果。他還說(shuō)，這個(gè)模型可以模擬無(wú)法實(shí)際操作的實(shí)驗(yàn)，這樣就能幫助我們了解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中單個(gè)神經(jīng)元的作用。 此計(jì)劃的批評(píng)者們懷疑模擬大腦是否真的能帶來(lái)新的認(rèn)識(shí)。“他們想利用這個(gè)這個(gè)模型得到一些有歐冠真實(shí)生物學(xué)功能的有趣結(jié)論，但是好像不大成功。與它取得那點(diǎn)簡(jiǎn)單結(jié)果相比，這個(gè)模型實(shí)在是太復(fù)雜了�！奔幽么蠡F盧大學(xué)的理論神經(jīng)學(xué)家克里斯 伊萊斯密斯（Chris Eliasmith）說(shuō)。伊萊斯史密斯曾帶領(lǐng)他的科研團(tuán)隊(duì)在2012年公布了名為Spaun的大型的人腦模擬成果。這個(gè)名為Spaun的大腦模型由250萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元組成，但是其使用的腦細(xì)胞的數(shù)學(xué)算法比藍(lán)色大腦的要簡(jiǎn)單的多。他認(rèn)為，10月份發(fā)表的這篇論文并不能改變馬克萊姆的反對(duì)者們的立場(chǎng)。 但是馬克萊姆面對(duì)質(zhì)疑和困難不為所動(dòng)。他指出，此模型只是一個(gè)并不完美的初稿，隨著進(jìn)一步的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)提供更詳細(xì)的數(shù)據(jù)，模型也會(huì)逐漸完善。而至于模擬人腦，他說(shuō)道，這可是個(gè)相當(dāng)大的計(jì)算難題：大鼠腦皮層模型每25微秒只進(jìn)行10億次運(yùn)算，要想模擬人腦，還需要10億倍以上的計(jì)算能力。最后馬克萊姆表示：“對(duì)于超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)這是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，但是我們正在與IBM密切合作，以提高超級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力�！保ㄗ模耗孪２� 康斯坦迪（Moheb Costandi） 翻譯：馬宏 審校：徐麗） 藍(lán)色大腦計(jì)劃模擬的一個(gè)大腦切片：依照神經(jīng)元的電活動(dòng)強(qiáng)度，它們被標(biāo)上了不同的顏色。 圖片來(lái)源：BBP/EPFL |
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