Японський суперкомп'ютер K Computer виконує розрахунок моделі найбільшою нейронної мережі на сьогоднішній день
Міжнародна група дослідників, до складу якої увійшли вчені з японського інституту RIKEN, що працюють в рамках програми HPCI Program for Computational Life Sciences, Технологічного інституту університету Окінави (Okinawa Institute of Technology Graduate University, OIST) та дослідницького центру Forschungszentrum Julich, Німеччина, використовуючи обчислювальні потужності японського суперкомп'ютера K Computer, який в 2011 році займав першу строчку рейтингу Top-500, справили обчислення математичної моделі найбільшою на сьогоднішній день нейронної мережі. Проведення такого масштабного моделювання стало можливим завдяки розробці і впровадженню нових структур даних для моделюючого програмного забезпечення NEST, яке є загальнодоступним програмним забезпеченням і яке може використовувати кожен учений у світі.
Використовуючи програмне забезпечення NEST, група дослідників з Інституту нейробіології та медицини центру Julich під керівництвом Маркуса Дисмана (Markus Diesmann) і Абігейл Моррісон (Abigail Morrison) побудувала математичну модель мережі, що складається з 1.73 мільярдів нейронів, пов'язаних 10.4 трильйонів синапсів.
Для того, щоб уявити масштаб створеної математичної моделі слід зауважити, що кожен синапс займає обсяг даних, рівний 24 байтам, а загальний обсяг основної пам'яті суперкомп'ютера, яку зайняла математична модель мережі, становить близько 1 петабайта, що еквівалентно загальної пам'яті 250 тисяч звичайних персональних комп'ютерів. У розрахунках математичної моделі було задіяно 82944 процесора суперкомп'ютера K Computer, а моделювання однієї секунди нервової діяльності зайняло близько 40 хвилин реального часу.
Незважаючи на те, що створена математична модель настільки масштабна, вона охоплює всього один відсоток від нейронних мереж, які існують в мозку людини. Слід особливо відзначити, що створена математична модель нейронної мережі не має ніякого відношення до мозку, всі нейрони моделі були пов'язані між собою випадковим чином. Але, створюючи математичну нейронну мережу, дослідники переслідували зовсім інші цілі, ніж створення моделі ділянки мозку. Основною задачею, яка була успішно вирішена, було визначення меж математичних моделей, якими ще можна оперувати з допомогою потужностей існуючих суперкомп'ютерів. Крім цього, дослідники отримали багатий досвід в області комп'ютерного моделювання, який буде використаний в розробці нового спеціалізованого програмного забезпечення моделювання різних нейробіологічних процесів.
"Якщо комп'ютери пета-рівня, такі як K Computer, здатні до моделювання 1 відсотка нейронних мереж головного мозку, то комп'ютери екза-рівня, які повинні з'явитися протягом наступного десятиліття, будуть здатні провести моделювання всього мозку, з усім величезним кількістю нейронної і синапсів, їх зв'язують" - розповідає Маркус Дисман, - "Все це дає надію вченим-нейробиологам на те, що в недалекому майбутньому в них з'явиться можливість працювати з математичними моделями головного мозку людини і інших живих організмів, що, в свою чергу, дозволить розгадати багато загадки цих самих потужних біологічних комп'ютерів на сьогоднішній день".