Функциональная модель головного мозга

Нейробиологи из Университета Ватерлоо утверждают, что создали самую сложную и масштабную модель человеческого мозга. С помощью open source нейросимулятора Nengo на суперкомпьютере они эмулировали работу 2,5 миллионов нейронов, разделённых по функциональности, в соответствии с реальными отделами человеческого мозга.

Виртуальная модель под названием SPAUN (Semantic Pointer Architecture Unified Network) получает информацию с цифрового «глаза» и пишет результат механической роботизированной «рукой».

В отличие от IBM Watson и прочих система, SPAUN создавался не для решения практических задач, а для максимально реалистичного моделирования работы человеческого мозга. Например, в проекте Blue Brain специалисты IBm ориентировались на создании точной пространственной модели, но не учитывали функционального различия отделов мозга.

Ввод данных в SPAUN осуществляется через цифровой «глаз» с разрешением 28х28 (784) пикселов. Других способов ввода информации не предусмотрено. Ему можно показать ряд цифр и знаков, которые передаются в память. Система воспринимает некоторые знаки как команды, которые нужно выполнить.

Интересно то, что информация обрабатывается компьютером примерно так же, как это делает человеческий мозг, насколько известно нейробиологам на сегодняшний день. В системе есть префронтальная область, подкорковые ядра, базальные ганглии, таламус и т.д. Нейробиологи постарались запрограммировать обработку информации как можно ближе к природной. Зрительные сигналы поступают в зрительный отдел коры (в затылочной доле), затем в таламус. Таламус отвечает за перераспределение информации к разным районам коры головного мозга. Базальные ганглии контролируют поток информации через префронтальную область, обновляя её в соответствии с текущей необходимостью.

Например, если в текущий момент нужно приготовить еду — в префронтальную область загружается необходимая последовательность действий. В случае экстренной необходимости эта информация стирается — и загружается информация об управлении автомобилем. Человек способен очень быстро переключиться с одной задачи на другую — обладает чрезвычайно высокой когнитивной гибкостью, — благодаря базальным ганглиям и долговременной памяти.

В симуляторе SPAUN учёные заложили также ограничения, свойственные человеческому мозгу. Например, система не может сохранить в оперативной памяти слишком длинную последовательность знаков.

Сейчас нейробиологи работают над тем механизмом самообучения и перезаписи нейронов в «мозге», чтобы SPAUN смог перепрограммирвоать себя и обучаться новым задачам.

Симулятор Nengo и саму нейромодель SPAUN можно скачать здесь: spaun.zip.

Научная работа специалистов из университета Ватерлоо опубликована в журнале Science (за полатным файрволом). Бесплатные копии можно скачать здесь: 1, 2, 3.