Det ti år lange European Human Brain Project (HBP) slutter til september og markerer et gribende øjeblik i den digitale neurovidenskabs og AI's historie.
Påbegyndt i 2013, HBP'en er et banebrydende projekt inden for neurovidenskab og teknologi, der har sat sig for at bygge realistiske simuleringer af den menneskelige hjerne.
I marts i år mødtes næsten 700 forskere fra 27 lande til den afsluttende HBP-topmøde i Marseille, Frankrig, for at diskutere projektets varige bidrag og vejen frem for hjerneforskningen.
Forskerne fremviste det væld af videnskabelige bidrag, der er kommet ud af dette samarbejde, og positionerede projektet som en hjørnesten i tværfaglig forskning, eller "Big Science", som søger at eskalere videnskabelige programmer til internationale skalaer med massiv finansiering.
Selv om HBP er bevæbnet med storslåede mål og omkring 600 mio. euro ($651 mio.) i finansiering, har det ikke altid været en dans på roser.
I løbet af sin 10-årige rejse har projektet været centrum for adskillige kontroverser, inklusive en underskriftsindsamling fra omkring 150 neuroforskere, der erklærede, at de ikke ville deltage, før den ledende direktør, Henry Markram, blev fyret.
Markrams ledelsesstil blev beskrevet som kaotisk og sporadisk, og bI 2016 mistede han sin plads i projektets ledelse og blev beordret til ikke at tale med pressen.
Fra 2016 til 2020 blev projektets ledelse kraftigt omstruktureret.
Ikke desto mindre er HBP stadig et af de mest ambitiøse projekter af sin art og er forbundet med tusindvis af undersøgelser.
Da forskningen i AI og maskinlæring (ML) tog fart i løbet af de sidste par år, begyndte HBP at opfylde sine ambitiøse visioner om at modellere hjernens mest indviklede proces, men kom stort set til kort i forhold til at opnå en sand forståelse af flygtige begreber som bevidsthed.
Man kan sige, at det er passende, at den menneskelige hjernes kompleksitet besejrede verdens mest ambitiøse neurovidenskabelige projekt.
Det overskygger dog ikke helt projektets andre succeser.
Ifølge Katrin Amunts, videnskabelig forskningsdirektør for HBP, har projektet givet "verdens førende 3D-hjerneatlas, gennembrud for personlig medicin baseret på computerbaseret hjernemodellering, hjerneafledt AI og computere, der giver en ny vej for teknologi, og meget mere."
På trods af HPB's forestående afslutning var forskerne på konferencen optimistiske med hensyn til dens fremtidige virkninger.
"Et projekt har pr. definition altid en begyndelse og en afslutning, men det, vi ser nu ved afslutningen af Human Brain Project, er en fortsættelse," siger Viktor Jirsa, forsker fra Aix-Marseille University.
Stephanie Forkel fra Radboud University i Holland understregede vigtigheden af internationalt samarbejde og sagde: "Vi er alle kommet ud af vores siloer."
Et dokument, der blev præsenteret på topmødet, og som 98 forskere fra 16 lande var medforfattere til, udstak en kollektiv vision for området.
Dokumentet, som blev overdraget til Europa-Kommissionen under arrangementet, beskriver "de forskningsområder, vi ser i de kommende år, de nødvendige instrumenter og de centrale muligheder", ifølge Amunts.
HBP's bidrag til medicinsk teknologi
Et flagskibs-output fra HBP er EBRAINS, en forskningsinfrastruktur, der giver åben adgang til et væld af data, avancerede teknologier og tjenester til hjerneforskning.
Ved at samle 3D-kort, der dækker ca. 200 strukturer i hjernebarken og dybere områder af hjernen, har HBP-forskerne udviklet Human Brain Atlas, som er tilgængeligt via platformen.
Dette omfattende atlas giver et lagdelt billede af hjernens arkitektur, der omfatter alt fra cellulære og molekylære strukturer til funktionelle klynger og forbindelsesnetværk.
"Tænk på Human Brain Atlas som neurovidenskabens Google Maps", sagde Amunts på et pressemøde ved HBP Summit 2023 i marts.
Neuroforsker Nicola Palomero-Gallagher understregede nytten af denne platform og sagde: "Arbejde, der tidligere tog mig to dage, tager mig nu kun ti minutter. Jeg arbejder med det menneskelige hjerneatlas på EBRAINS, som indeholder enormt store data, som du ikke bare kan håndtere på din normale bærbare computer. Man har brug for supercomputere ... Nu er det virkelig blevet forenklet, og jeg kan få adgang til og arbejde med dataene fra hvor som helst i verden - og det kan enhver forsker i hjerneforskning også!"
Der har også været mange kliniske succeser. Forskning fra projektet har været afgørende for at undersøge og udvikle nye behandlingsformer for neurologiske tilstande som epilepsi og Parkinsons sygdom.
SForskere udforsker måder at anvende teknikker til dyb hjernestimulering, oprindeligt modelleret og forstået gennem HBP-forskningfor at lindre symptomerne på Parkinsons sygdom.
Brug af AI til at forstå visuelle stimuli
Et af HBP's mest betydningsfulde resultater i de seneste år er at forstå, hvordan Hjernen behandler visuelle stimuli.
Forskere fra University of Amsterdam har observeret, at hjernens visuelle fortolkninger afhænger af auditive og taktile input, ikke kun stimulienes visuelle egenskaber. Vores synssans er tæt forbundet med andre sanser, som f.eks. hørelse og, overraskende nok, berøring.
Det tyder på, at vores forståelse af miljøet er en mere interaktiv og multisensorisk proces end hidtil antaget.
HBP-forsker Cyriel Pennartz, en af undersøgelsens forfattere, forklarede, at dette multimodale syn på sansebearbejdning understøtter teorien om "neurorepræsentationalisme", som ser perception som "konstruktionen af bedste bud på repræsentationer af vores omgivelser".
På baggrund af denne forskning har forskere fra Graz University of Technology inden for HBP trænet en storstilet AI-model, der efterligner musens primære visuelle cortex.
Derefter kan en særskilt undersøgelse udviklet et hjerneimplantat til at give synshandicappede synet tilbage efter Forsøg viste, at stimulering af den visuelle cortex fremkalder visuel perception hos aber.
Denne tilgang stimulerer hjernen direkte og går uden om øjnene og synsnerven i processen. Den er allerede blevet implementeret i en Prototype-protese der gjorde det muligt for en blind kvinde at "se enkle former og bogstaver" - et hidtil uset fremskridt i behandlingen af blindhed.
I 2023 er der sket en eksplosion af hjerne-computer-grænseflader (BCI'er), som nøjagtigt kan aflæse og analysere data fra hjernen og føre dem ind i maskinlæringsmodeller (ML).
BCI'er er Genopfyldning af slagtilfældes liv og overlevende fra ulykker, lammede personer og personer, der lider af invaliderende sygdomme som amyotrofisk lateral sklerose (ALS).
Dette er en æra, hvor AI-modeller driver en række mekaniske og teknologiske enheder, der gør det muligt for mennesker at Bypass-rygmarvsskader til at gå naturligt, tale ved at forestille sig tankerog fremkalde realistiske billeder ved at visualisere dem.
I en ikke alt for fjern fremtid kan teknologi, der gør det muligt for mennesker at manifestere komplekse handlinger gennem tanker, komme i kommerciel produktion.
Lektioner for Big Science
Selvom HBP tilbyder en række resultater inden for neurovidenskab, biologi og teknologisk forskning, har det ikke været uden tilbageslag.
Et af stridspunkterne er projektets alt for ambitiøse omfang, der sigter mod at give en omfattende forståelse af hele den menneskelige hjerne, en opgave, som mange mener stadig ligger uden for vores nuværende teknologiske og videnskabelige formåen.
Mens Nylige undersøgelser har gjort fremskridt med at konstruere let AI-hardware modelleret efter neuroner og andre hjernestrukturer, men de biologiske hjerners kompleksitet og effektivitet trodser den nuværende teknologi.
Selv om projektet er stort, er dets videnskabelige resultater blevet beskrevet som fragmenterede og mosaikagtige med fokus på enkelte aspekter af hjernen i stedet for et holistisk syn, som det oprindeligt var meningen.
Yves Frégnac, medlem af HBP, opsummerede dette ved at sige: "Jeg ser ikke hjernen; jeg ser dele af hjernen."
Økonomiske udfordringer har også plaget HBP. Oprindeligt blev der lovet et budget på 1 milliard euro, men den endelige bevilling var 607 millioner euro.
Selvom HBP's fremtid er usikker, giver projektet - både med hensyn til forskning, ledelse og organisation - værdifulde erfaringer om faldgruberne og kompleksiteten i Big Science, især når massive budgetter og høje forventninger kolliderer med storslåede visioner.
Når projektet går ind i sit afsluttende kapitel, vil det blive husket som en afgørende, om end til tider polariserende, milepæl i vores søgen efter at forstå det mest komplekse organ i menneskekroppen.
