Een hersenmodel van Eugene Izhikevich (afb: izhikevich.org)

Laat de kwantumdromers het maar niet horen. Als je je bureaucomputer kunt ombouwen tot een supercomputer, tot welke hoogtes zou je een gewone digitale supercomputers dan kunnen opstoten? Boven het (gedachte) kwantumniveau? In ieder geval hebben onderzoekers van de universiteit van Sussex (Eng) de grenzen van simpele pc’s aanzienlijk opgerekt, waarmee hersensimulaties en kunstmatige intelligentie binnen het bereik van ‘iedereen’ komen….
James Knight en Thomas Novotny gebruikten grafische processoren om een simpele pc hersenmodellen te laten simuleren. Daar zou welhaast geen grens aan zijn. De onderzoekers denken dat de ontwikkeling het mogelijk maakt dat veel meer wetenschappers dan nu zich kunnen bezighouden met hersensimulaties, met inbegrip van hersenziektes. Daar zou je dan geen supercomputers meer voor nodig hebben.
Nu kunnen alleen de heel grote instellingen zich die veroorloven en zijn ook dan nog alleen maar toegankelijk voor een beperkt aantal onderzoekers. Een pc gebruiken is niet alleen een stuk goedkoper, maar kost ook nog eens veel minder energie (scheelt een factor tien, zeggen de onderzoekers).
“Onze hoop is dat deze technieken worden gebruikt op hersens geënte zelflerende systemen te bouwen zodat we problemen kunnen oplossen waar biologische hersens in uitblinken maar wat nog niet te doen is met simulaties”, zegt Knight. Hij denkt dat er ook grote mogelijkheden liggen in het van de grond af aan ontwikkelen van nieuwe apparatuur die werkt als het brein, om zo nog meer ‘rekenwinst’ te halen.
Het huidige onderzoek bouwt voort op de inzichten van de Amerikaanse onderzoeker Eugene Izhikevich die in 2006 iets soortgelijks ontwikkelde. In die tijd waren de rekentuigen te traag voor hersensimulaties. De onderzoekers gebruikten zijn techniek in combinatie met de grafische processoren, die zo’n 2000 sneller zijn dan de computers 15 jaar geleden aan konden. Ze maakten daarmee een model van de visuele cortex van een makaak (4,13 × 10⁶ neuronen en 24,2 × 10⁹ synapsen). Dat kon voorheen alleen op een supercomputer.

Zes minuten

Het initialiseren van het model kostte zes minuten en de simulering van elke seconde duurde 7,7 minuten in de grondtoestand en 8,4 minuten in de ruststand. Dat zou eenderde minder zijn dan een supercomputer erover gedaan zou hebben. In 2018 deed IBM Blue Gene 5 minuten over de initialisering en bijna 12 minuten over het simuleren van een biologische seconde.

Volgens Novotny, hoogleraar informatica, is het op grote schaal simuleren van het ‘vuren’ van modellen van hersennetwerken een belangrijk middel om de dynamiek en op de lange duur ook de functies van de hersens te ontdekken. “Zelfs kleine zoogdieren als muizen hebben zo’n biljoen synaptische verbindingen (tussen de hersencellen; as). Bij simulaties heb je het dan over terabytes aan gegevens, onrealistisch voor een simpele bureaucomputer.”
De onderzoekers denken dat met hun aanpak het spel gaat veranderen, voor zowel hersenonderzoek als voor kunstmatige intelligentie. Novotny: “Zelfs mensen buiten de onderzoeksinstituten kunnen nu hun spelcomputers ombouwen in een supercomputer om grote neurale netwerken (echte, dus; as) te laten draaien.”

Bron: EurekAlert