Десятилетний европейский проект Human Brain Project (HBP) завершается в сентябре этого года и знаменует собой важный момент в истории цифровой нейронауки и искусственного интеллекта.
Начато в 2013 году, ХБП Это новаторский проект в области нейронаук и технологий, целью которого является создание реалистичной симуляции человеческого мозга.
В марте этого года почти 700 исследователей из 27 стран собрались на заключительный Саммит HBP в Марселе, Франция, чтобы обсудить долгосрочный вклад проекта и дальнейшие перспективы исследований мозга.
Исследователи продемонстрировали богатый научный вклад, который был внесен в результате этого сотрудничества, позиционируя проект как краеугольный камень в междисциплинарных исследованиях, или "Большой науке", которая стремится к увеличению научных программ до международных масштабов с огромным финансированием.
Несмотря на грандиозные цели и финансирование в размере около 600 млн евро ($651 млн), проект HBP не всегда проходил гладко.
На протяжении всего своего 10-летнего пути проект был в центре многочисленных споров, включая петицию около 150 нейробиологов заявили, что не будут участвовать в исследовании, пока не будет уволен его главный директор Генри Маркрам.
Стиль руководства Маркрама был охарактеризован как хаотичный и спорадический, и бВ 2016 году он потерял свой пост в руководстве проекта, и ему было приказано не общаться с прессой.
В период с 2016 по 2020 год руководство проекта подверглось серьезной реструктуризации.
Тем не менее, HBP остается одним из самых амбициозных проектов такого рода, и с ним связаны тысячи исследований.
В то время как исследования в области искусственного интеллекта и машинного обучения (ML) набирали обороты в течение последних нескольких лет, HBP начала реализовывать свои амбициозные планы по моделированию самых сложных процессов мозга, но в значительной степени не смогла достичь истинного понимания таких неуловимых понятий, как сознание.
Можно сказать, что сложность человеческого мозга позволила победить самый амбициозный в мире проект в области нейронаук.
Однако это не затмевает других успехов проекта.
По словам Катрин Амунтс, директора по научным исследованиям HBP, проект позволил создать "ведущие в мире 3D-атласы мозга, прорыв в области персонализированной медицины на основе вычислительного моделирования мозга, искусственный интеллект и вычисления, основанные на мозге, которые открывают новый путь для технологий, и многое другое".
Несмотря на приближающееся завершение HPB, исследователи на конференции с оптимизмом смотрели на его будущее влияние.
"Проект, по определению, всегда имеет начало и конец, но то, что мы видим сейчас в конце проекта "Человеческий мозг", - это продолжение", - говорит Виктор Джирса, исследователь из Университета Экс-Марсель.
Подчеркивая важность международного сотрудничества, Стефани Форкель из Университета Радбоуда (Нидерланды) отметила: "Мы все вышли из своих силосов".
В представленном на саммите документе, соавторами которого выступили 98 исследователей из 16 стран, излагается коллективное видение этой области.
В документе, переданном Европейской комиссии во время мероприятия, описываются "области исследований, которые мы видим в ближайшие годы, необходимый инструментарий и основные возможности", по словам Амунтса.
Вклад HBP в развитие медицинских технологий
Флагманский выход HBP - это EBRAINSисследовательская инфраструктура, предоставляющая открытый доступ к огромному количеству данных, передовых технологий и услуг для изучения мозга.
Объединив 3D-карты, охватывающие около 200 структур в коре головного мозга и более глубоких областях мозга, исследователи HBP разработали Атлас мозга человека, который доступен на платформе.
Этот всеобъемлющий атлас предлагает многоуровневое представление об архитектуре мозга, охватывая все - от клеточных и молекулярных структур до функциональных кластеров и сетей связей.
"Считайте, что Human Brain Atlas - это Google Maps для нейронауки", - сказал Амунтс на пресс-брифинге в рамках HBP Summit 2023, состоявшемся в марте.
Невролог Никола Паломеро-Галлахер подчеркнул полезность этой платформы: "Работа, на которую раньше у меня уходило два дня, теперь занимает всего десять минут. Я работаю с атласом человеческого мозга на EBRAINS, который включает в себя очень большие данные, которые невозможно обработать на обычном ноутбуке. Для этого нужны суперкомпьютеры... Теперь все упростилось, и я могу получать доступ к данным и работать с ними из любой точки мира - как и любой исследователь в области науки о мозге!"
Кроме того, было много клинических успехов. Исследования, проводимые в рамках проекта, сыграли ключевую роль в изучении и разработке новых методов лечения таких неврологических заболеваний, как эпилепсия и болезнь Паркинсона.
SУченые исследуют возможности использования методов глубокой стимуляции мозга, первоначально смоделированных и Понимание в ходе исследования ХБПДля облегчения симптомов болезни Паркинсона.
Использование искусственного интеллекта для понимания визуальных стимулов
Одно из самых значительных достижений HBP за последние несколько лет - понимание того, как мозг обрабатывает визуальные стимулы.
Исследователи из Амстердамского университета заметили, что визуальные интерпретации мозга зависят от слуховых и тактильных сигналов, а не только от визуальных свойств стимулов. Наше зрение тесно связано с другими чувствами, такими как слух и, как ни странно, осязание.
Это говорит о том, что наше понимание окружающей среды - более интерактивный и мультисенсорный процесс, чем считалось ранее.
Исследователь HBP Сириэль Пеннарц, один из авторов исследования, объяснил, что такой мультимодальный взгляд на сенсорную обработку подтверждает теорию "нейрорепрезентационизма", которая рассматривает восприятие как "построение наилучших представлений о нашем окружении".
На основе этого исследования ученые из Технологического университета Граца в рамках HBP обучили крупномасштабную модель искусственного интеллекта, имитирующую первичную зрительную кору мыши.
Затем отдельное исследование разработал мозговой имплантат для восстановления зрения у слабовидящих людей после Тесты показали, что стимуляция зрительной коры вызывает зрительное восприятие у обезьян.
Такой подход стимулирует непосредственно мозг, минуя глаза и зрительный нерв. Он уже был реализован в прототип протеза который позволил слепой женщине "видеть простые формы и буквы" - беспрецедентное достижение в лечении слепоты.
2023 год ознаменовался бурным развитием интерфейсов "мозг-компьютер" (BCI), способных точно считывать и анализировать данные с мозга и передавать их в модели машинного обучения (ML).
BCI являются Восполнение жизни инсульта и переживших несчастные случаи, парализованных людей и страдающих от таких изнурительных заболеваний, как боковой амиотрофический склероз (ALS).
Это эпоха, когда модели искусственного интеллекта приводят в действие множество механических и технологических устройств, позволяя людям шунтирование повреждений позвоночника ходить естественно, говорить, представляя свои мысли, и создавать реалистичные образы, визуализируя их.
В недалеком будущем технология, позволяющая человеку выполнять сложные действия с помощью мысли, может поступить в промышленное производство.
Уроки для большой науки
Хотя HBP предлагает набор достижений в области нейронауки, биологии и технологических исследований, не обошлось и без неудач.
Одним из таких спорных моментов является слишком амбициозный масштаб проекта, направленный на достижение всеобъемлющего понимания всего человеческого мозга, что, по мнению многих, все еще находится за пределами наших современных технологических и научных возможностей.
В то время как последние исследования Мы достигли успехов в создании легких аппаратных средств ИИ, смоделированных на основе нейронов и других структур мозга, однако сложность и эффективность биологического мозга не поддается современным технологиям.
Несмотря на масштабность проекта, его научные результаты были названы фрагментарными и мозаичными, сфокусированными на отдельных аспектах мозга, а не на целостном представлении, как предполагалось ранее.
Ив Фрегнак, член HBP, резюмировал это так: "Я не вижу мозг, я вижу кусочки мозга".
Финансовые проблемы также не обошли стороной HBP. Первоначально обещанный бюджет в 1 миллиард евро, в итоге был выделен в размере 607 миллионов евро.
Хотя будущее HBP остается неопределенным, проект - как в плане исследований, так и в плане управления и организации - дает ценные уроки о подводных камнях и сложностях Большой науки, особенно когда огромные бюджеты и большие ожидания вступают в конфликт с грандиозными замыслами.
По мере того как проект будет вступать в завершающую главу, его будут вспоминать как важнейшую, хотя и порой полярную, веху в нашем стремлении понять самый сложный орган человеческого тела.
