Bisher größte Simulation des Gehirns durchgeführt

Künstliche Intelligenz, Ki, Gehirn, Denken, Kopf Bildquelle: Saad Faruque (CC BY-SA 2.0)
Einer der schnellsten Rechner der Welt diente aktuell als Grundlage für die bisher größte Simulation des menschlichen Nervensystems. Beteiligt waren daran Wissenschaftler aus Japan und Deutschland, teilte das Forschungszentrum Jülich mit.
Das in bisher unerreichter Komplexität simulierte neuronale Netzwerk bildete statistisch die Verschaltung des menschlichen Nervensystems nach. Es umfasste 1,73 Milliarden Nervenzellen, die über insgesamt 10,4 Billionen Kontaktstellen miteinander verbunden sind. Die Forscher nutzten dabei erstmals alle 82.944 Prozessoren des K-Supercomputers, der in der Top500-Liste der weltweit schnellsten Rechner auf Rang 4 steht.

Die Simulation stellte die biologische Aktivität der Nervenzellen innerhalb einer Sekunde nach. Jede Zelle ist in dieser Zeit - in Übereinstimmung mit dem Aktivitätslevel des menschlichen Gehirns - im Schnitt 4,4-mal aktiv. Der Supercomputer benötigte für die Berechnung 40 Minuten. Insgesamt belegten die Daten dabei rund 1 Petabyte Speicherplatz. Damit die Simulation überhaupt möglich wurde, hatten die beteiligten Forscher neue Datenstrukturen für die verwendete Simulationssoftware NEST entwickelt.

Allerdings ist das Projekt nur ein Schritt auf dem Weg zu einem besseren Verständnis des Nervensystems. "Das neuronale Netzwerk, das wir berechnet haben, entspricht trotz seiner enormen Größe gerade einmal einem Prozent des gesamten menschlichen Gehirns", erläuterte Markus Diesmann vom Jülicher Institut für Neurowissenschaften und Medizin.

Die Nervenzellen wurden zufällig miteinander verknüpft, sodass sich noch keine neuen neurowissenschaftlichen Erkenntnisse ableiten lassen. "Dennoch ist die Simulation eine richtungsweisende Vorarbeit, beispielsweise für das Human Brain Project. Sie zeigt, was heute technologisch möglich ist und wo die Grenzen liegen", führte Diesmann aus.

Wissenschaftler versprechen sich von der Simulation der Hirnaktivität neue Erkenntnisse zu hochkomplexen Fragen, etwa zu den Ursachen neurodegenerativer Erkrankungen wie Parkinson oder Demenz. Das europäische Human Brain Project, an dem das Forschungszentrum Jülich maßgeblich beteiligt ist, zielt darauf ab, das komplette Gehirn auf dem Computer zu simulieren. Dafür werden gigantische Rechenkapazitäten benötigt, wie sie erst die nächsten Rechnergenerationen mit Exascale-Leistung erbringen können. Künstliche Intelligenz, Ki, Gehirn, Denken, Kopf Künstliche Intelligenz, Ki, Gehirn, Denken, Kopf Saad Faruque (CC BY-SA 2.0)
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