蓝脑计划

✍ dations ◷ 2025-04-03 11:43:09 #蓝脑计划
蓝脑计划(英语:Blue Brain Project)尝试利用分子层级的哺乳类脑部逆向工程建立一个电脑模拟脑。该计划于2005年5月由瑞士洛桑联邦理工学院脑与心理研究所(EPFL)在瑞士成立,其任务是利用生物学数据重建和哺乳动物大脑模拟(脑模拟(英语:Brain simulation))来识别大脑结构和功能在健康和疾病的基本原则。该计划由创始人亨利·马克拉姆领导,他也是欧洲人脑计划(英语:Human Brain Project)的负责人,由Felix Schürmann和Sean Hill共同执导。本计划使用蓝色基因超级电脑运行Michael Hines的Neuron(软件)(英语:Neuron (software)),电脑模拟并不仅是包括人工神经网络模型,也包括生物过程的真实神经元模型,和一个经验重建模型连接组(connectome)。这个计划希望最终能够揭开意识的本质。目前已经有一些相关的子计划领域,包括卡哈尔蓝脑(Cajal Blue Brain (Spain)),它是由马德里理工大学的马德里高速运算和可视化中心(英语:Supercomputing and Visualization Center of Madrid)(CeSViMa)所主控,其它子系画则由英国、美国和以色列的大学以及独立实验室所执行。该计划的最初目标于2006年12月完成,模拟了老鼠的新皮层柱,一些研究人员认为这是新皮层最小的功能单位,这被认为是负责意识思维等高级功能。在人类中,每个柱体长约2毫米(0.079英寸) ,直径0.5毫米(0.020英寸) ,包含约60,000个神经元。 大鼠新皮层柱在结构上非常相似,但只包含10000个神经元和108个突触。 在1995年到2005年间,马克拉姆对这个柱描绘了神经元类型以及它们之间的连接。2007年11月,该计划报告了第一阶段的结束,发表了一个用于创建、验证和研究新皮层柱的数据驱动过程。到2005年,第一个细胞模型完成。到2008年,建成了第一个由10000个细胞组成的人工细胞新皮层柱。截至2011年7月,已建成100个新皮层柱组成的细胞中央环路(mesocircuit),包含100万个细胞。 在2014年计划了一个细胞的老鼠大脑模型,包含100个中央环路,共计1亿个细胞。据预测,建成人类大脑将在2023年成为可能,其细胞数量相当于1000个老鼠大脑,细胞总数将达到1000亿个。2005年,该计划将其初步成果发表在科学文献上,旨在一个分子水平上建立模拟,从而研究基因表现的影响。它还旨在简化柱的模拟,允许平行模拟大量连接的柱,最终目标是模拟一个完整的新皮层,而人类的新皮层由大约100万个皮层柱组成。2015年,瑞士洛桑联邦理工学院(Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL)的科学家们建立了一个定量模型,揭示了先前未知的胶质细胞、星形胶质细胞和神经元之间的关系。该模型通过神经胶质血管单元(NGV)的功能来描述大脑的能量管理。另外一层神经胶质细胞被添加到蓝脑计划模型中,以改善系统的功能。2017年,“蓝脑计划”发现,神经元簇(英语:Neural clique)之间存在多达11个面向的联系。该计划负责人表示,在一定程度上,我们很难理解大脑,部分是因为通常用于研究网络的数学方法无法探测到那么多面向。蓝脑计划能够利用代数拓扑对这些网络进行建模。据《科学日报》报导,2018年,“蓝脑计划”发布了首个数位3D脑细胞图谱,这就像是“从手绘地图到谷歌地球”,提供了大脑737个区域的主要细胞类型、数量和位置信息。2019年,参与“蓝脑”计划的计算神经科学家伊丹·塞格夫(Idan Segev)发表了一场题为《计算机中的大脑:我从模拟大脑中学到了什么》(Brain In the computer: what I did I learn from the Brain)的演讲。在他的演讲中,他提到整个老鼠大脑皮层已经完成,虚拟脑电图实验即将开始。他还提到,这个模型对他们当时正在使用的超级计算机来说,实在过于沉重,因此他们正在探索将每个神经元都表示为一个神经网络的方法。

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