Blue Brain

Supercomputer
(Weitergeleitet von Blue Column)

Das Blue-Brain-Projekt versteht sich als Pionierprojekt zum Verständnis der Funktionsweise des Gehirns durch die Bildung groß angelegter Computermodelle. Es wurde von Henry Markrams Brain and Mind Institute der École Polytechnique in Lausanne (Schweiz) und IBM (USA) im Mai 2005 ins Leben gerufen. Es hatte zum Ziel, bis 2015 ein biologisch korrektes, virtuelles Gehirnmodell zu schaffen. Seit einer EU-Förderung von 1 Milliarde Euro wird das Vorhaben im Nachfolgeprojekt Human Brain Project fortgeführt.[1]

ZieleBearbeiten

Ein wichtiges Zwischenziel des Projekts wurde Ende 2007 abgeschlossen: Blue Column hat das Ziel der vollständigen Simulation einer neokortikalen Säule auf zellulärer Ebene erreicht. Neokortikale Säulen besitzen eine Höhe von 2 mm und einen Durchmesser von 0,5 mm. Beim Menschen enthalten sie circa 60.000 Neuronen. Blue Column bezieht sich auf Ratten, deren kortikale Säulen circa 10.000 Nervenzellen und ungefähr 108 Synapsen beinhalten.[2]

Die Simulation geht über das Konzept des künstlichen neuronalen Netzes hinaus: Sie beruht auf biologisch plausiblen und komplexen Modellen verschiedener Nervenzelltypen. Eingesetzt werden der von Phil Goodman entwickelte Neocortical Simulator (NCS) in Kombination mit Michael Hines' Software NEURON. Die Simulation soll auf einem BlueGene Supercomputer berechnet werden. Blue Column soll innerhalb von 2–3 Jahren realisiert und anschließend mit einer Reihe von empirischen Daten getestet werden.

Im weiteren Verlauf soll die Entwicklung in zwei Richtungen fortgeführt werden:

  1. Simulation einer kortikalen Säule auf molekularer Ebene, um z. B. die Bedeutung von Genexpression untersuchen zu können
  2. Vereinfachung der Simulation mit dem Ziel, eine große Anzahl von Säulen zu vernetzen und parallel simulieren zu können. Das Endziel ist die Simulation eines vollständigen Neokortex, der beim Menschen aus circa 1 Million kortikalen Säulen besteht.

In einer 10-Jahres-Perspektive sollen verschiedene Forscher weltweit eigene Modelle verschiedener Gehirnregionen erstellen und in eine Internet-Datenbank hochladen können. Die Blue-Brain-Software soll diese Module miteinander vernetzen und daraus die erste Simulation eines vollständigen Gehirns aufbauen. Um das zu erreichen, müssen mehrere noch ungelöste Probleme bewältigt werden.

Erreichte MeilensteineBearbeiten

Im Oktober 2015 wurde als erstes größeres Ergebnis die Simulation der Aktivität von etwa 31.000 Neuronen aus dem somatosensorischen Cortex eines Rattengehirns präsentiert.[3][4]

Als Nachfolgeprojekt auf EU-Ebene ist das Human Brain Project zu verstehen, das ebenfalls von Markram lanciert wurde.[5]

Am 11. Januar 2018 veröffentlichte die EPFL die Datenplattform „Blue Brain Nexus“ des Blue Brain Project.[6]

Verwandte ProjekteBearbeiten

Cajal Blue BrainBearbeiten

 
Der Magerit Supercomputer (CeSViMa) des Cajal Blue Brain-Projekts

Das Cajal Blue Brain-Projekt wird von der Technischen Universität Madrid koordiniert und nutzt die Einrichtungen des Supercomputing and Visualization Center of Madrid und seines Supercomputers Magerit (CeSViMa). Das Cajal-Institut nimmt ebenfalls an dieser Zusammenarbeit teil. Schwerpunkt der Forschung am Cajal Blue Brain sind neurologische Experimente und Computersimulationen. Dabei spielt die Nanotechnologie, in Form eines neu konzipierten Gehirnmikroskops, eine wichtige Rolle. Neben der UPM und dem CSIC gehören dem Projekt zwölf weitere wissenschaftliche Gruppen aus verschiedenen spanischen Forschungsinstituten und -organisationen an: das Instituto de Investigaciones Biomédicas de Barcelona unter der Leitung des Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), die Universidad de Castilla La Mancha, die Universidad Rey Juan Carlos, die Universidad del País Vasco, die Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, das Hospital Ramón y Cajal de Madrid und das Hospital Carlos Haya de Málaga.[7]

DokumentarfilmBearbeiten

2020 soll ein 10-teiliger von Noah Hutton gedrehter Dokumentarfilm veröffentlicht werden. Jeder Teil widmet sich einem Einjahresabschnitt der Arbeit des Projekts an der Eidgenössischen Technische Hochschule Lausanne (EPFL). Die Dreharbeiten begannen 2009. und andere ähnliche Forschungsprojekte werden ebenfalls aufgegriffen und erwähnt.[8]

KritikBearbeiten

Manche Kritiker sehen Markrams Projekt als teuren Irrweg an und meinen, das Geld solle besser für Forschung an echten Hirnen verwendet werden.[3]

LiteraturBearbeiten

WeblinksBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. EU-Forschungsgelder für die ETH Lausanne, swissinfo.ch, 28. Januar 2013, abgerufen am 1. Dezember 2015.@1@2Vorlage:Toter Link/www.swissinfo.ch(Seite nicht mehr abrufbar, Suche in Webarchiven: XXXXX)
  2. Markus Christen: Das Gehirn mittels Simulation verstehen. In: Neue Zürcher Zeitung. 5. Dezember 2007, abgerufen am 30. August 2020.
  3. a b Lars Fischer: Rattenhirn im Computer befeuert Streit um Hirnprojekt. In: Spektrum.de. 9. Oktober 2015, abgerufen am 11. Oktober 2015.
  4. Henry Markram et al.: Reconstruction and Simulation of Neocortical Microcircuitry. In: Cell. Band 163, Nr. 2, 8. Oktober 2015, S. 456–492, doi:10.1016/j.cell.2015.09.029 (englisch).
  5. Timeline and Achievements. École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), abgerufen am 30. August 2020 (siehe unter „2013“, EU-Projekt „Human Brain Project“).
  6. Timeline and Achievements. École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), abgerufen am 30. August 2020 (siehe unter „2018“, „Blue Brain Nexus“ veröffentlicht).
  7. Nanotechnology Microscope for Brain Studies. In: AZoNano. AZoNetwork, 21. Mai 2009, abgerufen am 30. August 2020 (englisch).
  8. Noah Hutton: Selections From Bluebrain: A 10-Year Neuroscience Documentary. In: Medium. 8. Dezember 2016, abgerufen am 30. August 2020 (englisch).