Alimlər kompüterdə işləyən bir beyin yaratdılar

Fugaku superkompüteri üzərində alimlər siçanın baş beyin qabığının (korteksinin) rəqəmsal modelini yaradıblar. Kompüter simulyasiyası təxminən 10 milyon neyronun və onların arasında mövcud olan milyardlarla əlaqənin fəaliyyətini əks etdirir. Bu əlaqələr üzrə elektrik siqnalları real beyində olduğu kimi ötürülür.

Lent.az xəbər verir ki, tədqiqatçılar modeli istənilən anda dayandıra, prosesin əvvəlki mərhələsinə qayıda, parametrləri dəyişdirə və simulyasiyanı yenidən işə sala bilirlər.

 Bu isə eyni vaxtda beyin qabığının 86 fərqli sahəsində baş verən prosesləri müşahidə etməyə və informasiyanın necə emal olunduğunu detallı şəkildə analiz etməyə imkan verir. Ən vacib məqamlardan biri isə odur ki, bu proses zamanı canlı heyvan üzərində heç bir manipulyasiya aparılmır, bütün işlər tamamilə kompüter mühitində həyata keçirilir.

Bu nailiyyət Fugaku superkompüterinin hesablama gücü sayəsində mümkün olub. Sistem saniyədə 400 kvadrilyon hesablamaya qədər əməliyyat yerinə yetirə bilir. Alimlərin sözlərinə görə, bu güc siçanın beyin qabığını dünyanın ən sürətli kompüterlərindən birində tam şəkildə və hüceyrə səviyyəsində modelləşdirməyə imkan verir.

Simulyasiyanın qurulması üçün komanda Allen Institute tərəfindən hazırlanmış detallı bioloji xəritələrdən istifadə edib. Beyin qabığı qat-qat bərpa olunub, müxtəlif hüceyrə tipləri və onların qarşılıqlı əlaqələri nəzərə alınıb. Bundan əlavə, neyronların siqnalları sinaps səviyyəsində necə ötürdüyünü izləməyə imkan verən xüsusi vizuallaşdırma alətləri də hazırlanıb.

Layihənin əhəmiyyəti təkcə miqyası ilə məhdudlaşmır. Model beyin qabığının real quruluşunu əks etdirir: hansı hüceyrə tiplərinin mövcud olduğu, onların necə birləşdiyi və birlikdə necə fəaliyyət göstərdiyi simulyasiyada dəqiq canlandırılıb. Ən praktik tətbiq sahəsi isə beyin xəstəliklərinin öyrənilməsi ilə əlaqələndirilir.

Məsələn, Alzheimer xəstəliyi və ya epilepsiya kimi xəstəliklərin erkən mərhələlərində beyin qabığında gözəçarpmaz dəyişikliklər baş verə bilər: bəzi hüceyrə tipləri itə, əlaqələr yenidən formalaşa bilər. Rəqəmsal modeldə bu dəyişikliklər süni şəkildə yaradılaraq onların bütün sistemə necə təsir etdiyi müşahidə olunur. Bu yanaşma alimlərə hələ klinik əlamət verməyən, lakin gələcəkdə mühüm rol oynaya biləcək dəyişiklikləri daha aydın görməyə imkan verir.

Tədqiqat eyni zamanda tibbin hüdudlarını aşaraq daha fundamental sualları da gündəmə gətirir: beyin qavrayışı və ideyaları necə formalaşdırır, şüuru anlamağa nə dərəcədə yaxınlaşmaq olar və bu proseslər yalnız bioloji mühitdəmi mümkündür. Layihə müəllifləri hesab edirlər ki, bioloji cəhətdən dəqiq simulyasiyalar zamanla bu mexanizmləri araşdırmaq üçün yeni imkanlar aça bilər.

Növbəti mərhələ kimi alimlər xarici stimullardan asılı olmadan davam edən daxili aktivliyə malik modellər yaratmağı planlaşdırırlar. Bu isə neyron şəbəkəsinin “öz impulsu” və yaddaş hesabına sabit fəaliyyət göstərməsi üçün hansı şərtlərin vacib olduğunu test etməyə imkan verə bilər.

Məhz bu nöqtədə şüurun mütləq bioloji əsas tələb edib-etməməsi ilə bağlı ən kəskin müzakirələr başlayır. Tədqiqatçılardan biri bildirir ki, nəzəri baxımdan “düşünən” varlıq silisium əsaslı avadanlıq üzərində də mövcud ola bilər, çünki söhbət fiziki proseslərdən gedir və onların yalnız canlı toxumada baş verməsini tələb edən qanun tanımır.

Bununla yanaşı, alimlər xəbərdarlıq edirlər ki, hələ də şüurun mövcudluğunu dəqiq ölçə bilən etibarlı test yoxdur. Heç bir metod sistemin nəsə “hiss etdiyini” qəti şəkildə sübut edə bilmir. Bundan əlavə, bəzi tənqidçilər yalnız beyin qabığının modelləşdirilməsinin kifayət etmədiyini, altbeyin strukturlarının və bədənin də bu prosesdə rol oynadığını vurğulayırlar. Modeldə neyron plastikliyi və neyromodulyasiya kimi mühüm bioloji mexanizmlərin hələ tam əks olunmaması da qeyd olunur.

Buna cavab olaraq layihə tərəfdarları məhdudiyyətləri qəbul etsələr də, simulyasiyanın canlı heyvanlar üzərində aparılan təcrübələrdə əldə edilməsi demək olar ki, mümkün olmayan səviyyədə müşahidə imkanı yaratdığını bildirirlər. Burada bütün sistem eyni anda görünür, proses istənilən an dayandırıla və müxtəlif ssenarilər sınaqdan keçirilə bilir.

Qeyd edək ki, elmi araşdırmaların digər maraqlı istiqamətlərindən biri də tullantıların faydalı maddələrə çevrilməsidir. Belə ki, Şotlandiyada alimlər plastik butulkalardan əldə olunan kimyəvi maddələrin parasetamola çevrilməsi prosesini nümayiş etdiriblər.