Hjärnan simuleras i superdator
Just nu befinner sig en storskalig satsning på hjärnforskning och IT i startgroparna. Projektet går under namnet The Human Brain Project och målet är att efterlikna och simulera den mänskliga hjärnan. KTH ingår i projektet och forskarnas vapen mot bland annat neurologiska sjukdomar är superdatorn.
– Detta är inget vanligt hjärnforskningsprojekt. Det är IT-tung forskning som inbegriper ovanligt få experimentalister och neuroforskare, yrkesgrupper som tidigare dominerat forskningsprojekt om hjärnan. Man kan kalla denna forskning för “Computational Life Science” eller “Computational neuroscience” säger Anders Lansner, professor i datalogi på KTH.
Han har arbetat med hjärnsimuleringar sedan 80-talet. Tidigare handlade det om småskaliga simuleringar motsvarande en mushjärna i storlek. Nu är det alltså människohjärnan som befinner sig i fokus. En fullskalig, detaljerad modell av hjärnan på superdatorer som klarar av så kallad “massively parallel computing” ska vara klar 2023. Ett jätteprojekt.
Vad ska forskningen då användas till? Jo, morgondagens superdatorer och den mänskliga hjärnan har mycket gemensamt, förklarar Anders Lansner. Och det avser han och de andra nyttja.
– Ett av målen är förstås att förstå hur den friska hjärnan fungerar. Genom att göra det så kan vi utveckla och designa bättre datorer i framtiden. Få dem att efterlikna hjärnan. Även om alla inte är övertygade så är det min bestämda uppfattning att många av framtidens datorer kommer att vara uppbyggda på liknande sätt som hjärnan, säger Anders Lansner.
Det här erbjuder i sin tur möjligheten att revolutionera styrningen av robotar och möjligheterna med artificiell intelligens och maskininlärning. Exempelvis datorers möjlighet att tolka och förstå det mänskliga talet. Här kan exempelvis en variant av författaren Douglas Adams (Liftarens guide till galaxen) fantasikonstruktion babelfisken vara en framtida, verklig konstruktion. Det vill säga direköversättningar i realtid mellan två språk.
– Genom att simulera olika sjukdomstillstånd i hjärnan blir forskningen också uppenbart användbar inom sjukvården. Hjärnsjukdomar står för en stor kostnad i sjukvården, väl i nivå med cancer, säger Anders Lansner.
Denna forskning är efterlängtad, inte minst av läkemedelsföretagen. Många av dem har under senare tid varit tvungna att banta sin verksamhet, något som skett även i Sverige på Astrazeneca i Södertälje som fokuserat mycket på just hjärnsjukdomar. Industrin har accepterat att det är svårt att ta sig vidare från experimentell nivå där hjärnforskningen befunnit sig hittills, och att det behövs en bättre förståelse för det intrikata samspelet mellan nervcellerna i hjärnan.
– Historiskt har hjärnforskning varit experimentell. Men ju mer mätdata man får, desto tydligare blir det att superdatorn är det enda verktyget som möjliggör en exakt helhetsförståelse. Det blir snabbt väldigt mycket data att analysera. Det finns alltså ingen chans att förstå hjärnan utan modellering och simulering med hjälp av superdatorer. Det säger idag även erfarna och kunniga experimentalister. Och svårigheterna att förstå har fått läkemedelsindustrin att gå på knäna, säger Anders Lansner.
Han tillägger att en viktig del av forskningen också är att visulisera hur hjärnan fungerar. Även där spelar superdatorn en mycket viktig roll, liksom KTH genom forskarnas minst lika viktiga kompetens.
– Det är den nya generationen massivt parallella superdator som möjliggör denna forskning. Vi är en av få grupper i världen som utvecklar och genomför sådana här simuleringar på superdatorer. EU har satsat på den här typen av simuleringar under en längre tid, och Europa har därför en ledande position i förhållande till Japan, resten av Asien och USA inom denna forskning, säger Anders Lansner.
Han fortsätter med att berätta att forskningsprojektet The Human Brain Project är minst sagt omfattande och inbegriper 87 olika universitet, de allra flesta i Europa. KTH är med och bland annat är ämnesområden, avdelningar och samarbetet som Beräkningsbiologi, PDC och SciLifeLab representerade. Europas vassaste superdatorer från tyska superdatorcentret Forschungszentrum Jülich kommer att användas liksom förstås KTH:s egen stjärna i sammanhanget: superdatorn Lindgren.
KONTAKT OCH INFORMATION
Här hittar du mer information: www.humanbrainproject.eu
För mer information, kontakta Anders Lansner på 08 – 790 62 10 eller ala@kth.se.
