![Page 1: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/1.jpg)
S Z T U C Z N Y M Ó Z G (poza biologiczne ograniczenia)
fantazja czy rzeczywistość ?
VII Sympozjum Fizyka w Ekonomii i Naukach Społecznych Lublin, 13 maja 2013
Wiesław Andrzej KamińskiUniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej
![Page 2: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/2.jpg)
Mózg homo sapiens sapiens najbardziej złożony układ Wszechświata? 100 miliardów neuronów 1 000 000 miliardów synaps
![Page 3: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/3.jpg)
![Page 4: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/4.jpg)
![Page 5: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/5.jpg)
![Page 6: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/6.jpg)
MODEL KOMPARTMENTOWY
![Page 7: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/7.jpg)
![Page 8: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/8.jpg)
Wierny model neuronu (komórki Purkinjego) Erik de Schutter: 1998-2003Użyto:• modelu Hodgkina-Huxleya
•1600 kompartmentów•8021 modeli kanałów jonowych•10 typów różnych kanałów jonowych zależnych od napięcia•32000 równań różniczkowych•19200 dostrajanych parametrów •Opisu morfologii zrekonstruowanej
za pomocą mikroskopu
![Page 9: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/9.jpg)
![Page 10: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/10.jpg)
PROJEKT BLUE BRAIN
Politechnika Lozańska, Brain Institute
Henry Markram
![Page 11: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/11.jpg)
Faza I: struktury mikrokolumnowe kory nowej szczura („in silico”)
Model zawiera: 10 000 morfologicznie złożonych neuronów i 30 000 000 dynamicznych synapsSymulacja kolumn z aktywnością zbliżoną do rzeczywistej („in vitro”)
![Page 12: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/12.jpg)
•~1mm3•6 warstw•> 50 klas morfologicznych•~340 typów morfologiczno- elektrycznych•~200 typów kanałów jonowych•10 000 neuronów•18 typów synaps•30 000 000 synaps
neuron
kompartment
350/neuron
kanał jonowy
20/kompartment
synapsa
3000/neuron
faza I: kora nowa myszy
![Page 13: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/13.jpg)
in silicoin vitro in silico
in vitro
BBP: faza I – „in silico” vs „in vitro”
Kora nowa szczura
![Page 14: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/14.jpg)
8192 procesorów2TB współdzielonej pamięci22.4 TFlop (w piku)
• Dedykowane algorytmy tworzenia połączeń
międzyneuronalnych: typowo 8000 procesów. • Symulacje sieci neuronów: typowo 8192 procesów. • Algorytmy ewolucyjne dostrajające tysiące
modelowanych neuronów do danych „in vitro”: typowo 2048 procesów.
ZŁOŻONOŚĆ OBLICZENIOWA
![Page 15: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/15.jpg)
Mira superkomputer (786 432 rdzeni, 8,26 pflops)projekt IBMsymulacja strukturalna mózgu homo sapiens
![Page 16: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/16.jpg)
IBM Research w AlmadenLawrence Berkeley National Lab, pierwsza symulacja kory mózgu w czasie rzeczywistym1 miliard aktywnych neuronów10 miliardów pojedynczych uczących się synaps
![Page 17: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/17.jpg)
20 000 X
1 000 X
Kolumna kory nowej szczura: 10 tysięcy (10^4) neuronów 30 milionów (10^7) synaps
Human Brain Project Henry Markram EC: 109 € Mózg szczura:200 milionów (10^8) neuronów 100 miliardów synaps
Mózg homo sapiens sapiens100 miliardów (10^11) neuronówok. miliona miliardów (10^15) synaps
4-skrzyniowy Blue Gen~10 tysięcy rdzeni~10^13 Flops (~10 TFlops)~10^12 B RAM (TBytes)
Peta-HPC~1 miliona rdzeni~10^15 Flops (1 PFlops) ~10^14 B RAM (~100TB)
Exa-HPC~10^18 Flops (EFlops) ~10^17B RAM (~100PB)
![Page 18: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/18.jpg)
„ZROZUMIEĆ” MÓZG„apetyt” na moce obliczeniowe
pożądane 10^23
10^18 EFlops 1 s czasu biologicznego = pół dnia obliczeń symulowanie wybranych właściwości mózgu
10^21 ZFlops 1 s czasu biologicznego = kilka s obliczeń symulacja plastyczności całego mózgu
10^23 100 ZFlops 1 rok czasu biologicznego = 1 dzień obliczeń symulacja aktywności całego mózgu personalizacja modelu mózgu
![Page 19: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/19.jpg)
Projekt SyNAPSE (DARPA)
SyNAPSE (Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics)
cel: stworzenie technologii elektronicznej neuromorfologii o skali elementarnej struktury biologicznej mózgu
nowy typ neurokomputera o funkcjach i architekturze mózgu zwierząt i ich inteligencji (szczura, kota, człowieka).
HRL Laboratories Hewlett-PackardIBM Research (Dharmendra Modha)
![Page 20: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/20.jpg)
• element podstawowy (faza I, 2008-2011, 16 mln $):
elektroniczne synapsy (skala nanometrowa) dostosowujące siłę połączeń (plastyczność neuronalna)
• integracja w chipie (faza II, do końca 2014 r.):
podstawowy moduł (powtarzalny) architektura z 1 mln neuronów i 1-10 mld synaps/cm3
![Page 21: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/21.jpg)
• układ wielomodułowy (faza III, 2013-2020, 200 mln $):
moduły o określonej funkcjonalności połączone w układ („mózg”) (skala makroskopowa)
100 mld neuronów 1-10 milionów mld synaps objętość: 2 litry
I jeszcze Brain Initiative (USA, 108$, 2014)I jeszcze …
![Page 22: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/22.jpg)
„ZROZUMIEĆ” MÓZG
• nowe narzędzie do „przekraczania granic”: modele mózgu i symulacje
• możliwość eksperymentowania na poziomie genetyczno-informacyjnym
• sztuczna ewolucja inteligencji: • kolejne generacje mózgu mózg szczura, mózg homo sapiens …
![Page 23: S Z T U C Z N Y M Ó Z G ( poza biologiczne ograniczenia) fantazja czy rzeczywistość ?](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062812/56816371550346895dd44eee/html5/thumbnails/23.jpg)
Dziękuję za uwagę