A 13 éve indult és elsősorban a svájci kormány által finanszírozott Kék Agy (Blue Brain) projekt kutatásfejlesztéseinek nagy részét a Lausanne-i Svájci Szövetségi Technológiai Intézetben (EPFL) végzik.

Az emlősagy digitális rekonstruálása és szimulálása a cél. Az egérrel kezdik, a Homo sapiensszel akarják befejezni.

A Hewlett Packard Enterprise (HPE) nemrég építette fel a projekt luganói, Svájci Szuperszámítógép Központban (CSCS) áprilisban munkába állított ötödik generációs szuperszámítógépét, az e gépeket rangsoroló Top500 listákon általában hátul kullogó IBM Blue Gene/Q-ját váltó Blue Brain 5-öt. Ezzel a komputerrel „csak” a soron következő célt, a teljes egéragy modellezését tervezik – 2020-ig – kivitelezni.

Mai szuperszámítógépekkel összehasonlítva, a 372 csomópontból álló Blue Brain 5 nem túl nagy, csúcsteljesítménye alig több 1 petaflopnál, és a memóriakapacitása is „csak” 94 terabájt. Intel (Xeon Gold 6140, Xeon Phi 7230) CPU-kat és Nvidia (Tesla V100) grafikus feldolgozó egységeket (GPU) használ.

A kutatók azért nem foglalkoznak a másodpercenkénti lebegőpontok alacsony számával, mert agyszimulációkban például a memória sávszélessége vagy a komputer és a felhasználó, vagy más eszközök egymás közötti kommunikációjáért felelős I/O interfész teljesítménye sokkal fontosabb.

„Az emberi agy szimulálása big data kihívás” – nyilatkozta a projektet vezető Henry Markram.

A hardver ennek ellenére korlátozza a projekt sikerét. Egyetlen idegsejt modellezéséhez ugyanis kb. 20 ezer, teljes agyterületekhez viszont mintegy 100 milliárd közönséges differenciálegyenlet kell.

A szimuláció több biológiai szintet fed le. A gének és a fehérjék molekuláris világával kezdődik, majd az idegsejtek, szinapszisok stb. bonyolultabb szerkezetei következnek. A kutatók az agy mikroáramkörét akarják felépíteni, és például érzékszervi inputokat (érintést, ízt stb.) is modelleznek hozzá.

A mikroáramkörben utánoznák az érzékelést/észlelést és a különféle kognitív állapotokat. Ezeket a modelleket orvosi kutatásokban, többek között az Alzheimer-kór és traumatikus agykárosodások kezelésékor is alkalmazhatnák.

A modellek alapjaihoz kísérleti adatokat használnak, amelyek azonban a szinaptikus kapcsolatoknak még az 1 százalékát sem fedik le. Ennyi adatból óriási kihívás hitelesen megjeleníteni az agyszerkezet sejtanatómiáját és a neuronok összekapcsoltságát.

Az új szuperszámítógép négy alrendszerből áll: az egyik külső tárolókból, egy másik a memóriából kivonatol adatokat, a harmadik a vizualizációval foglalkozik, az általános rendeltetésű negyedik a többi három tevékenységét koordinálja.