Google a Harvard mapujú mozog. Dátové objemy sú bezprecedentné

ZDROJ | Google

Vedci, zaoberajúci sa mapovaním mozgového tkaniva, vedia, že ide o extrémne náročný výkon, adekvátny zrejme najzložitejšej štruktúre vesmíru – mozgovej kôre. Ľudský mozog sa skladá odhadom z 86 miliárd neurónov, poprepájaným 100 biliónmi synapsií.

Ak výskumníci predpokladali, že zmapovanie jediného milimetra kubického mozgového tkaniva si môže vyžiadať viac ako 1 000 TB dát, nemýlili sa. Ľudský mozog je jednou z najkomplexnejších štruktúr, aké vo vesmíre existujú.

Dobre, tento antropocentrizmus vychádza z dnešnej úrovne nášho poznania. Vo vesmíre pravdepodobne existujú aj inteligentnejšie bytosti, než sme my, disponujúce zrejme ešte zložitejšími mozgovými štruktúrami.

Pozrite siUmelá inteligencia od Googlu skúma najzložitejšiu štruktúru vesmíru – mozog

Vedci zo spoločnosti Google v spolupráci s Harvardovou univerzitou zverejnili rekonštrukciu veľmi malej časti ľudskej mozgovej kôry v rozsahu asi 1 mm3 tkaniva, no aj toto malé množstvo si vyžiadalo až 1,4-petabajtu (1 400 TB) dát.

Mozgová kôra je tenká povrchová vrstva mozgu, ktorá hrá rozhodujúcu úlohu pri myslení, pamäti, plánovaní, vnímaní, jazyku, pozornosti a mnohých ďalších kognitívnych funkciách na vyššej úrovni.

ZDROJ | Google

Dátový súbor z mapovania obsahuje obrazové dáta, ktoré pokrývajú zhruba 1 mm3 mozgového tkaniva a zahŕňajú desaťtisíce rekonštruovaných neurónov, milióny neurónových fragmentov, 130 miliónov anotovaných synapsií, 104 korektúrnych buniek a mnoho ďalších subcelulárnych štruktúr.

Aj keď došlo k veľkému pokroku v pochopení makroskopickej organizácie tohto komplikovaného tkaniva, jeho organizácia na úrovni nervových buniek a ich vzájomne prepojených synapsií nie je známa.

Vzorka skúmaného tkaniva pochádzala od anonymného darcu, ktorým bol pacient podstupujúci chirurgický zákrok na liečbu epilepsie v Massachusetts General Hospital v Bostone. Odtiaľ putoval do laboratória Harvard Lichtman. Tu vedci tkanivo rozrezali približne na 5300 rezov o hrúbke 30 nanometrov pomocou automatického ultramikrotómu, nainštalovali vzorky na kremíkové doštičky a potom zobrazili mozgové tkanivo v rozlíšení 4 nanometre prispôsobeným 61-lúčovým paralelným skenovacím elektrónovým mikroskopom.

Takto získali 225 miliónov jednotlivých 2D obrázkov, ktoré potom Google počítačovo spojil a zarovnal do 3D zväzku s využitím tisícok TPU v Google Cloud.

TPU (Tensor Processing Unit) je špecifický aplikačný integrovaný obvod akcelerátora umelej inteligencie, vyvinutý spoločnosťou Google špeciálne pre strojové učenie neurónových sietí, najmä s využitím vlastného softvéru TensorFlow.

Táto mapa ľudského mozgu je teraz prístupná prostredníctvom webového vizualizačného nástroja Neuroglancer od Google.

Pre Google je výzvou do budúcnosti dátové úložisko, pretože aktuálne získaný súbor dát s veľkosťou 1,4 petabytu predstavuje rádovo iba jednu milióntinu objemu celého ľudského mozgu. Odhaduje sa, že napríklad mapovanie myšieho mozgu môže generovať dáta v objeme exabytov (1EB = 1000 PB = 1 000 000 TB). Google teraz skúma možnosti ako pomocou strojového učenia dosiahnuť kompresiu údajov.

Pozrite siNeuralink ukázal budúcnosť. Budeme mať mobil v hlave?

Hoci vedci teraz zmapovali len nepatrný objem mozgového tkaniva, pokrok je badateľný. Keď zhruba pred rokom a pol vedci z Google a Janelia Research Campus vytvorili dovtedy najväčšiu mozgovú mapu, obsahujúcu asi 20 miliónov synapsií spájajúcich okolo 25 000 neurónov, pokrývajúcu zhruba tretinu mozgu ovocnej mušky, považovali to za míľnik.

Nový míľnik opäť posunul hranice, aj keď oponenti spochybňujú význam takého obrovského nasadenia počítačov, aj vedeckého potenciálu. Tvrdia, že neprináša relevantne využiteľné výsledky a viaže množstvo zdrojov, inde využiteľných lepšie.

Zdroj9TO5Google,Fontech.sk

Komentáre k článku