Его применение позволит исследовать различные психические заболевания.

Эта работа представляет собой первое моделирование крупномасштабной модели мозжечка с биофизическими ограничениями, выполненную на нейроморфном оборудовании. Модель, содержащая 97 000 нейронов и 4,2 миллиона синапсов, моделируется в нейроморфной системе SpiNNaker. Результаты проверяются по сравнению с базовым моделированием той же модели, выполненной с помощью NEST, популярного симулятора нейронной сети с пиковыми импульсами, использующего общие вычислительные ресурсы и арифметику с плавающей запятой двойной точности. Пиковая активность на уровне отдельных клеток и сети подтверждается с точки зрения средней скорости спайков, относительного опережения или запаздывания времени спайков и динамики мембранного потенциала отдельных нейронов, и показано, что SpiNNaker дает результаты, согласующиеся с NEST. После проверки модель используется для исследования того, как повысить скорость моделирования сети в системе SpiNNaker, с будущей целью создания нейроморфного мозжечка в реальном времени. Благодаря подробному профилированию связи, пиковая сетевая активность определяется как одна из основных проблем для ускорения моделирования. Распространение пиковой активности по сети измеряется и будет информировать о будущей разработке стратегий ускоренного выполнения для моделей мозжечка на нейроморфном оборудовании. Большое соотношение гранулярных клеток к другим типам клеток в модели приводит к тому, что высокие уровни активности сходятся в нескольких клетках, причем эти клетки имеют относительно большие временные затраты, связанные с обработкой коммуникации. Показано, что организация ячеек на SpiNNaker в соответствии с их пространственным положением снижает пиковую коммуникационную нагрузку на 41%. Есть надежда, что эти идеи, вместе с альтернативными стратегиями распараллеливания, проложит путь к выполнению в реальном времени крупномасштабных моделей мозжечка с биофизическими ограничениями на SpiNNaker. Это, в свою очередь, позволит исследовать контроллеры, вдохновленные мозжечком, для нейроботических приложений и выполнять моделирование с увеличенной продолжительностью в временных масштабах, что в настоящее время было бы недопустимо при использовании обычных вычислительных платформ.

Ученые представили концепцию модели на основе ИИ, которая умеет мыслить как человек. Исследователи уже представили ее первую сборку.

Нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера или Паркинсона, представляют собой разрушительные состояния с плохо изученными механизмами и неизлечимыми. Тем не менее, поразительной особенностью этих состояний является характерный образец инвазии по всему мозгу, ведущий к хорошо систематизированным стадиям заболевания, связанным с различными когнитивными нарушениями и патологиями. Как мы можем использовать математическое моделирование, чтобы понять этот процесс и, таким образом, понять, как работает мозг? В этом выступлении я покажу, что, связывая новые математические теории с недавним прогрессом в области визуализации, мы можем разгадать некоторые универсальные особенности, связанные с деменцией и, в более общем плане, функциями мозга.

Всякий раз, когда мы пытаемся количественно описать поведение объектов или систем объектов окружающего нас мира, возникает математическая модель. Хорошая, годная модель отличается следующими свойствами:
она значительно проще, чем описываемая ей система;
однако, она отражает все важные нам аспекты поведения системы;
она имеет предсказательную силу: будущее, предсказываемое моделью, хорошо согласуется с результатами проверочных экспериментов.

The EPFL Blue Brain Project (BBP) is a Swiss National Research Infrastructure project, hosted by the École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), which has spent the last 15 years trying to advance the cause of simulation neuroscience, where brain circuits including neurons and glial cells are digitally reconstructed using high-powered computing. The Project, whose ultimate goal is to digitally reconstruct and simulate the mouse brain, is supported and funded (to the tune of 20 million CHF per year) by the Swiss government (ETH Board) since 2011.

Это не формальная логика и не машинное обучение.
Повествовательное мышление

С помощью нейросети команда специалистов выявила области мозга, которые отвечают за формирование абстрактных понятий.

Summary: A newly developed artificial neural network allowed researchers to insert inhibitory circuits into the model, altering the excitatory circuits and enabling them to extend associative memory.

Использование специальных чернил и аэрозольного принтера позволит создавать электронные татуировки всего за один шаг. У открытия большой потенциал в сфере медицины и носимой электроники.

Systems biology is the computational and mathematical analysis and modeling of complex biological systems. It is a biology-based interdisciplinary field of study that focuses on complex interactions within biological systems, using a holistic approach (holism instead of the more traditional reductionism) to biological research.
Particularly from year 2000 onwards, the concept has been used widely in biology in a variety of contexts. The Human Genome Project is an example of applied systems thinking in biology which has led to new, collaborative ways of working on problems in the biological field of genetics. One of the aims of systems biology is to model and discover emergent properties, properties of cells, tissues and organisms functioning as a system whose theoretical description is only possible using techniques of systems biology. These typically involve metabolic networks or cell signalingnetworks.

Несмотря на оптимистичные прогнозы писателей-фантастов, создание искусственного интеллекта до сих пор кажется трудновыполнимой задачей. И все же подобные проекты есть. Naked Science выбрал наиболее перспективные из них.

Моделирование работы мозга — одна из самых интересных научных проблем нашего столетия. В сороковых годах, когда вышли в свет книга Норберта Винера «Кибернетика, или Управление и связь в животном и в машине» и другие научные работы на эту тему, когда появились и начали распространяться ЭВМ, проблема перешла из области научной фантастики в область реальных теоретических исследований и практического моделирования. Обращался к этой теме и журнал «Наука и жизнь» (см. статьи академика В. Глушкова в №8, 1962 г.; № 6, 1965 г.; № 11, 1966 г.; № 2, 1971 г.; № 1, 1972 г.; № 9, 1978 г. и академика Н. Амосова в № 7, 1967 г.; № 5, 1989 г.). А читатель Н. Колбасин вспомнил, что в 1963 году, в период увлечения кибернетикой, Владимир Тендряков написал научно-фантастическую повесть «Путешествие длиной в век». В ней писатель решал проблемы жизни и смерти, записи и переноса в другое тело человеческой психики, интеллекта и другие аналогичные вопросы, сегодня всерьез обсуждаемые учеными (см. «Наука и жизнь» №№ 9—12, 1963 г.). Подробнее см.: https://www.nkj.ru/archive/articles/5613/ (Наука и жизнь, МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ)

Состояние и перспективы

Microtubules (MTs) are long cylindrical structures of the cytoskeleton that control cell division, intracellular transport, and the shape of cells. MTs also form bundles, which are particularly prominent in neurons, where they help define axons and dendrites. MTs are bio-electrochemical transistors that form nonlinear electrical transmission lines. However, the electrical properties of most MT structures remain largely unknown. Here we show that bundles of brain MTs spontaneously generate electrical oscillations and bursts of electrical activity similar to action potentials. Under intracellular-like conditions, voltage-clamped MT bundles displayed electrical oscillations with a prominent fundamental frequency at 39 Hz that progressed through various periodic regimes. The electrical oscillations represented, in average, a 258% change in the ionic conductance of the MT structures. Interestingly, voltage-clamped membrane-permeabilized neurites of cultured mouse hippocampal neurons were also capable of both, generating electrical oscillations, and conducting the electrical signals along the length of the structure. Our findings indicate that electrical oscillations are an intrinsic property of brain MT bundles, which may have important implications in the control of various neuronal functions, including the gating and regulation of cytoskeleton-regulated excitable ion channels and electrical activity that may aid and extend to higher brain functions such as memory and consciousness.

В статье рассматриваются методологические аспекты использования модели как объекта и средства исследования функций мозга, а также когнитивные возможности человека, активно использующего механизм моделирования для познания и преобразования окружающей среды. Обсуждаются перспективы и возможности мысленного и реального эксперимента при изучении физических объектов и функций головного мозга, а также ограничения объективных методов исследования при изучении психических процессов, играющих важную роль в формировании в сознании человека целостной картины окружающего мира.

2 ноября исследователи Манчестерского университета запустили самый мощный суперкомпьютер, архитектура которого моделирует человеческий мозг. В нем работает миллион ядер ARM9, которые могут обрабатывать 200 триллионов операций в секунду. Компьютер проектировали 20 лет, и еще 10 лет собирали. Работы по конструированию начали в 2006 году, а всего на проект потратили £15 000 000.

The world's largest neuromorphic supercomputer designed and built to work in the same way a human brain does has been fitted with its landmark one-millionth processor core and is being switched on for the first time.

Нейрокластерная Модель Мозга анализирует процессы в головном мозге с точки зрения информатики. Мозг – это массово-параллельная вычислительная машина, и это означает, что различные области мозга обрабатывают информацию независимо друг от друга. Нейрокластерная Модель Мозга показывает, как независимая массово-параллельная обработка информации объясняет основополагающий механизм ранее необъяснимых явлений, таких как лунатизм, диссоциативное расстройство идентичности (или расстройство множественной личности), гипноз и т.д.

The special trick of consciousness is being able to project action and time into a range of possible futures

П. К. Анохин

Алексей Редозубов.