Mer enn 80 europeiske og internasjonale forskningsinstitutter skal samarbeide om å lage en supercomputer med kapasitet og kompleksitet nok til å kunne etterligne atferd og mønstre i den menneskelige hjerne.
Human brain project skal kartlegge hvordan mer enn 100 millarder nerveceller opererer og sender elektriske impulser til hverandre, gjennom milliarder av ulike nettverkskoblinger i hjernen.
Les også: Verdens raskeste datamaskin
Gjenskaper hjernen
Dataene skal brukes i en supercomputer som skal gjenskape den menneskelige måten å tenke, føle og være bevisst på.
EU-kommisjonen bidro nylig med rundt 8,8 milliarder kroner til Human Brain Project, som ett av to hovedsatsingsområder, som skal gi ti års massiv forskningsinsats.
Norske partnere
I motsetning til Graphen flagship, det andre satsingsområdet, hvor Norge foreløpig ikke har noen bidragsytere, stiller både Universitetet i Oslo (UiO) og Universitetet for miljø- og biovitenskap (UMB) som partnere i Human Brain Project.
- Prosjektet skal hjelpe oss å forstå hjernen bedre. Den nye forståelsen skal brukes til å bedre situasjonen for pasienter med blant annet demens, Alzheimer, Parkinsons og alvorlig nevrologiske lidelser. Dårlig hjernefunksjon og nervesykdom betyr mye i helsesammenheng, og har stor inngripen i mange familier og i samfunnsøkonomien, sier professor Jan G. Bjålie ved UiO.
Les om grafén: «Det mest fantastiske materialet menneskeheten noen gang har fått tilgang til»
Mye jobb - lite energi
Den menneskelige hjerne bruker ikke mer energi enn en sparepære. Likevel er hjernen helt unik i måten den innhenter og bearbeider informasjon ved hjelp av 100 milliarder nerveceller, 3 millioner kilometer ledninger og enorme mengder koplingspunkt.
Ny kunnskap om hjernens arbeidsmetoder vil åpne muligheten for å utvikle datamaskiner og roboter som arbeider ut i fra logikken til hjernen, og dermed får en mer hjernelignende intelligens.
Et av målene til Human brain project er å skape store nyvinninger innen datateknologi og robotikk.
Nevrorobotics
- Vi skal bruke all tilgjengelig teknologi til å håndtere de store datamengdene og modelleringene, og påvirke teknologiutviklingen ved hjelp av det vi lærer om hvordan hjernen arbeider, sier Bjålie.
Ny innsikt kan blant annet brukes til å utvikle såkalte nevrorobotics. Et eksempel er elektroniske proteser til pasienter som mangler en arm eller et ben, som kommuniserer med brukeren via sensorer.
I sin ytterste konsekvens kan man tenke seg at den nye hjernekunnskapen kan brukes til å overføre tanker mellom to mennesker via sensorer på hodet, og at dette kan bidra til å behandle mennesker med depresjoner.
Les om 3D-printing: Den industrielle revolusjon 2.0
Hjerneatlas
Digitale hjerneatlas og beregninger av elektriske signaler generert av nerveceller er Norges bidrag til Human brain project.
- Vi lager hjerneatlas, ikke veldig ulikt konseptet til Google Earth, hvor vi legger inn all type info om hva som befinner seg hvor i hjernen. Forskjellen er at hjerneatlaset er tredimensjonalt, noe som gjør det mer komplekst . Vi lagrer alle typer info, ned på nanonivå, hvilke gener som befinner seg i ulike celler, og opp til aktiviteten til de store nettverkene i hjernen, forteller Bjålie.
Hjerneatlas vil fungere som rammeverk for å binde sammen mange former for data om hjernen, og blir viktige for å studere struktur og funksjon i hjernen under normale forhold og ved sykdom.
Forutse hjerneaktivitet
Universitetet for miljø- og biovitenskap (UMB) skal regne på trafikken mellom hjernecellene, og de vil jobbe spesielt med å knytte sammen simulatorresultat med måledata.
- Sykehus måler i dag elektriske signaler (EEG) og magnetiske signaler (MEG) i hjernen. Men man vet i liten grad hva slags aktiviet i nervecellene de målte dataene gjenspeiler. Vi skal bruke nye metoder fra fysikk og informatikk til å tolke slike EEG og MEG-signaler bedre, sier Gaute Einevoll ved UMB.
Les også:
Nevrovitenskapens CERN
Einevoll sier hjerneprosjektet vil bety mye for den internasjonale hjerneforskningen, som i dag er ganske fragmentert.
Han viser til samarbeidet i fysikkens verden gjennom verdenslaboratoriet CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), den intereuropeisk organisasjonen for forskning innen kjernefysikk, kjernekjemi og elementærpartikkelfysikk.
- Denne satsningen blir litt av samme type og nesten av samme skala. Nevrovitenskapen har så langt hatt lite tradisjon for større samarbeid. Dette prosjektet er annerledes ved at resultatene skal samordnes og munne ut i en hjernesimulator.
- Håpet er jo også at en ved å jobbe med felles og mer fokuserte problemstillinger i større grad vil supplere hverandres resultater. Dermed får man i fellesskap mer ny kunnskap, sier Einevoll.
Kritikk
Planene er om å lage en supercomputer er ikke lansert uten motforestillinger. Kritikere mener blant annet det ikke er mulig å ta høyde for alle de komplekse funksjonene og vurderingene som foregår i hjernen.
- Er det mulig å simulere all mulig aktivitet i hjernen? Kan ikke konsekvensen av eventuelle feilmålinger bli alvorlige for pasienter?
- Selv om vi har gode matematiske modeller for hvordan enkeltnerveceller fungerer, så kan ikke en modell inkludere alt. Som Einstein sa det; vi må gjøre modellen så enkel som mulig, men ikke enklere. Vi vet ennå ikke hva vi trenger å ha med i modellene for å kunne forutsi ulike typer tankeaktivitet, det er et viktig spørsmål vi stiller oss, og skal forske videre på, sier Einevoll ved UMB.
Les også: Norge har fått tre nye superdatamaskiner
- Betydelige forbedringer
UMB-professoren presiserer at pasienter ikke trenger å bekymre seg: Kunnskap fra modellen vil komme i tillegg til dagens metoder, ikke i stedet for. UiO-professor Bjålie mener de kommende forskningsresultatene utvilsomt vil styrke mange pasienters hverdag.
- De teknologier og behandlinger og medikamenter vi bruker i dag er basert på tidligere forskning. Med ny og mer omfattende informasjon, satt sammen på en annen måte en tidligere, kan vi få et bedre utgangspunkt for videre utvikling innen både teknologi og helseområdet, sier Bjålie ved UiO.
Human brain Project ledes av Henry Markram, en nevroforsker ved The Swiss federal institute of Technology i Lausanne.
Les også:
Dette endrer hele IT-landskapet
