На суперкомпьютере Fugaku запущена крупнейшая и самая точная симуляция коры головного мозга мыши: 9 миллионов нейронов и 26 миллиардов синапсов работают как единая система. Результаты представили на конференции SC25.

Прорыв в масштабе и скорости

Команда из Института Аллена (США) и Университета электро-коммуникаций (Япония) впервые смоделировала 86 взаимосвязанных областей коры мыши, синхронизируя квадриллионы операций в секунду. Реальный мозг мыши содержит около 70 миллионов нейронов — текущая модель охватывает примерно 13 % от этого объёма, но уже позволяет наблюдать в реальном времени, как по виртуальному мозгу бегут волны возбуждения и как нарушение в одной зоне влияет на остальные.

«Это технический прорыв. Мы впервые видим, что подобные симуляции можно эффективно запускать, если под рукой достаточно мощности», — сказал Антон Архипов, руководитель вычислительной группы Института Аллена. Он добавил, что теперь ясно: переход к моделям мозга гораздо большего масштаба, включая человеческий, не просто возможен, а достижим в обозримом будущем.

Зачем нужен виртуальный мозг

Модель уже используется для изучения:

  • синхронизации мозговых волн;
  • взаимодействия между полушариями;
  • механизмов внимания и когнитивных процессов.

В отличие от живых экспериментов, здесь можно мгновенно «выключать» отдельные нейроны или целые области и смотреть, что будет. Это открывает путь к моделированию эпилепсии, нарушений сознания и нейродегенеративных заболеваний без инвазивных вмешательств в живые организмы.

Следующий шаг — целый мозг мыши, потом человека

Сейчас учёные работают над увеличением модели до полного мозга мыши (70–100 млн нейронов). В долгосрочной перспективе цель — цифровой аналог человеческого мозга (86 миллиардов нейронов). Для этого потребуются экзафлопсные суперкомпьютеры нового поколения, которые появятся в 2027–2030 годах.

Вкратце

На суперкомпьютере Fugaku запущена самая детализированная симуляция коры мозга мыши — 9 млн нейронов и 26 млрд синапсов в реальном времени. Это уже позволяет изучать волны возбуждения и когнитивные процессы без экспериментов на животных. Учёные уверены: в ближайшие годы мы увидим полный виртуальный мозг мыши, а за ним — и человека. Нейронаука вступает в эру больших цифровых моделей мозга.