Проект человеческого мозга - Human Brain Project

Проект человеческого мозга
Тип проектаНаучное исследование
Место расположенияЕвропа
ВладелецЕвросоюз
Ключевые людиАндреас Мортенсен, Генеральный директор
Катрин Амунтс, Директор по научным исследованиям
Учредил2013; 7 лет назад (2013)
Интернет сайтwww.humanbrainproject.Европа

В Проект человеческого мозга (HBP) представляет собой крупный десятилетний научно-исследовательский проект, основанный на суперкомпьютеры exascale, который нацелен на создание совместной ИКТ инфраструктура научных исследований, позволяющая исследователям по всей Европе продвигать знания в области нейробиологии, вычислений и медицины мозга.[1]

Проект, стартовавший 1 октября 2013 г., представляет собой Европейская комиссия Будущее и новые технологии Флагман. HBP координируется École Polytechnique Fédérale de Lausanne и в значительной степени финансируется Евросоюз.[2] Офис координации проекта находится в Женева, Швейцария.[3]

Стратегические цели и организация

Саммит HBP 2013 г. - открытие проекта - прошел в Учебный центр EPFL в октябре 2013 года. В нем приняли участие ученые из более чем 100 партнерских организаций.

В основе подхода HBP лежит исследование мозга в различных пространственных и временных масштабах (то есть от молекулярных до больших сетей, лежащих в основе более высоких когнитивных процессов, и от миллисекунд до лет). Для достижения этой цели HBP полагается на сотрудничество ученых из различных дисциплин, включая нейробиологию, философию и информатику, чтобы воспользоваться преимуществами цикла экспериментальных данных, теорий моделирования и моделирования. Идея состоит в том, что эмпирические результаты используются для разработки теорий, которые затем способствуют моделированию и симуляции, результатом которых являются прогнозы, которые, в свою очередь, подтверждаются эмпирическими результатами.[4]

Основная цель HBP - создать исследовательскую инфраструктуру на основе ИКТ для исследований мозга, когнитивной нейробиологии и вычислений на основе мозга, которые могут использоваться исследователями во всем мире.

Проект разделен на 12 подпроектов. Шесть из них разрабатывают платформы на основе ИКТ (подпроекты 5-10), которые состоят из прототипов аппаратного обеспечения, программного обеспечения, баз данных и интерфейсов программирования. Эти инструменты доступны исследователям во всем мире через HBP. Сотрудничество. Три подпроекта собирают данные об эмпирической нейробиологии и устанавливают теоретические основы (подпроекты 1–4), а один отвечает за этику и общество (подпроект 12). Подпроект 11 координирует проект.

  • SP1 Организация мозга мыши: понимание структуры мозга мыши, его электрических и химических функций
  • SP2 Организация человеческого мозга: понимание структуры человеческого мозга, его электрических и химических функций
  • SP3 Системы и когнитивная нейронаука: понимание того, как мозг выполняет свою системную и когнитивную функциональную деятельность
  • SP4 Теоретическая нейробиология: получение высокоуровневых математических моделей для синтеза выводов на основе данных исследований
  • SP5 Нейроинформатика Платформа: сбор, организация и предоставление данных о мозге
  • SP6 Моделирование мозга Платформа: разработка основанных на данных реконструкций мозговой ткани и возможности моделирования для изучения этих реконструкций.
  • SP7 Высокопроизводительная аналитика и вычисления Платформа: предоставление возможностей ИКТ для картирования мозга с беспрецедентной детализацией, построения сложных моделей, запуска больших симуляций и анализа больших объемов данных.
  • SP8 Медицинская информатика Платформа: разработка инфраструктуры для обмена данными о больницах и медицинских исследованиях с целью понимания кластеров заболеваний и их соответствующих сигнатур.
  • SP9 Нейроморфные вычисления Платформа: Разработка и применение компьютерных технологий, вдохновленных мозгом.
  • SP10 Нейроробототехника Платформа: разработка виртуальных и реальных роботов и сред для тестирования симуляций мозга.
  • SP11 Управление и координация: Общая координация проекта
  • SP12 Этика и общество: изучение этического и социального воздействия работы HBP

HBP координируется Федеральной политехнической школой Лозанны и включает исследователей из более чем 117 партнерских организаций в 19 странах Европы.[1] Известные партнерские организации включают Гейдельбергский университет, Forschungszentrum Jülich, а Университетская клиника Лозанны.

Научное руководство обеспечивается представителями от каждого из подпроектов HBP, которые образуют Совет по науке и инфраструктуре (SIB). Катрин Амунтс из Forschungszentrum Jülich является председателем SIB. Алоис Кнолль из Мюнхенского технического университета является заместителем председателя SIB по программному обеспечению. Директорат руководит повседневной работой HBP - его возглавляет Андреас Мортенсен из EPFL.

Финансирование

HBP финансируется Генеральным директоратом Европейской комиссии по сетям связи, контенту и технологиям (DG CONNECT) в рамках Horizon 2020, программы финансирования исследований и инноваций ЕС. Это был один из двух первых флагманских проектов Future Emerging Technologies (FET).

Проект разделен на пять фаз, каждая из которых финансируется отдельно. Призыв к финансированию первоначального двух с половиной года «этапа наращивания мощности» в размере 54 миллионов евро был закрыт в ноябре 2013 года, а результаты были объявлены в марте 2014 года. Двадцать два проекта от тридцати двух организаций были выбран для первоначального финансирования в размере 8,3 миллиона евро.[5] Этап наращивания мощности завершился 31 марта 2016 года. Финансирование пересматривается каждые два года с использованием соглашений о специальных грантах (SGA); первый из которых начался в апреле 2016 года (заканчивается в апреле 2018 года), а второй - с общим финансированием ЕС в размере 88 миллионов евро, начиная с апреля 2018 года (заканчиваясь в марте 2020 года). Общие затраты HBP оцениваются в 1,019 миллиарда евро, из которых 500 миллионов евро будут предоставлены Европейской комиссией, 500 миллионов евро - национальными, государственными и частными организациями, а 19 миллионов евро - партнерами по этапу расширения основного проекта.[1]

Препятствия

Одним из основных препятствий проекта является бессистемный характер информации, собранной в ходе предыдущих исследований мозга. Данные неврологических исследований варьируются в зависимости от схем биологической организации, изучаемых видов и стадий развития, что затрудняет коллективное использование данных для воспроизведения мозга в модели, которая действует как единая система.[6]

Другие препятствия включают инженерные проблемы, связанные с потреблением энергии, памятью и хранилищем.[7] Например, подробные представления нейронов очень затратны в вычислительном отношении,[8][9] а моделирование всего мозга находится на переднем крае наших вычислительных возможностей.[10]

Подразумеваемое

Проект "Человеческий мозг" переехал в Кампус Биотех в 2014.[11]

Технологии, созданные HBP и другими аналогичными проектами, предлагают несколько возможностей для других областей исследований. Например, модель мозга может использоваться для исследования признаков заболевания в мозге и воздействия определенных лекарств, что позволяет разработать более совершенные методы диагностики и лечения. В конечном итоге эти технологии, вероятно, приведут к более совершенным медицинским вариантам, доступным пациентам по более низкой цене.[6]

Кроме того, детальное моделирование мозга требует значительных вычислительных мощностей, что ведет к развитию суперкомпьютеров и энергоэффективных вычислительных технологий, вдохновленных мозгом. Вычислительные разработки могут быть распространены на такие области, как интеллектуальный анализ данных, телекоммуникации, бытовая техника и другие промышленные применения.[6]

Также рассматриваются долгосрочные этические последствия проекта. Проект следует политике ответственных исследований и инноваций, а его Консультативный совет по этике отвечает за мониторинг использования людей-добровольцев, животных в качестве субъектов и собранных данных. Последствия для европейского общества, промышленности и экономики исследуются лабораторией предвидения программы HBP по этике и обществу.[12]

Критика

Открытое письмо было отправлено 7 июля 2014 года в Европейскую комиссию 154 европейскими исследователями (750 подписей на 3 сентября 2014 года).[13] жалуясь на слишком узкий подход HBP, и угрожая бойкотировать проект.[14] Центральным в этом противоречии был внутренний спор о финансировании когнитивных ученых, изучающих функции мозга высокого уровня, такие как мышление и поведение. Тем не менее, HBP заявил, что «нет никаких сомнений в том, что познание и поведение жизненно важны для HBP», объяснив, что исследования когнитивной нейробиологии были перенесены в Проект, чтобы позволить Основному проекту сосредоточиться на создании платформ. Кроме того, «Открытое письмо» призывает ЕК «перераспределить финансирование, которое в настоящее время выделяется на основные и партнерские проекты HBP, на широкое финансирование, направленное на неврологию, для достижения первоначальных целей HBP - понимания функции мозга и ее влияния на общество». В своем ответе HBP заявила, что «несмотря на то, что нейробиологические исследования генерируют огромное количество ценных данных, в настоящее время не существует технологий для обмена, организации, анализа или интеграции этой информации, помимо документов и даже баз данных. HBP обеспечит критически важный недостающий слой для перехода к многоуровневой реконструкции и моделированию мозга ». Он добавил, что «когнитивная и поведенческая нейробиология станет наиболее значимым компонентом нейробиологии в HBP в ходе проекта. Однако для этого сначала должны быть созданы платформы ».[15]

Питер Даян, директор вычислительной нейробиологии в Университетский колледж Лондона, утверждал, что цель крупномасштабного моделирования мозга в корне преждевременна,[16] и Джеффри Хинтон сказал, что «настоящая проблема этого проекта в том, что они не имеют ни малейшего представления, как заставить такую ​​большую систему учиться».[17] Аналогичные опасения относительно методологии проекта выразили Роберт Эпштейн.[18]

HBP заявила, что ее члены разделяют неопределенность, связанную с крупномасштабным моделированием, но что «реконструкция и моделирование человеческого мозга - это видение, цель; выгоды будут исходить от технологий, необходимых для этого. Эта технология, разработанная HBP, принесет пользу всем нейробиологиям, а также смежным областям ».[15]

В 2015 году проект прошел проверку, и исполнительный комитет в составе трех человек под руководством Генри Маркрам, был распущен[19][20] и заменен правлением из 22 членов.[21]

Согласно статье 2019 года, «в 2013 году Европейская комиссия присудила его инициативе - Human Brain Project (HBP) грант в размере 1 миллиарда евро (в то время это составляло около 1,42 миллиарда долларов) ... люди, с которыми я связался, изо всех сил пытались назвать важный вклад, который HBP внесла за последнее десятилетие ».[22]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Проект человеческого мозга, Рамочное соглашение о партнерстве https://www.humanbrainproject.eu/documents/10180/538356/FPA++Annex+1+Part+B/41c4da2e-0e69-4295-8e98-3484677d661f В архиве 2 февраля 2017 г. Wayback Machine
  2. ^ moriscl (19 декабря 2013 г.). "Флагманы FET". Horizon 2020 - Европейская комиссия. Получено 18 марта 2020.
  3. ^ «Проект« Человеческий мозг »переезжает в Женеву». SwissInfo. 29 октября 2013 г.. Получено 29 октября 2013.
  4. ^ Амунтс, Катрин; Эбелл, Кристоф; Мюллер, Джефф; Telefont, Мартин; Кнолль, Алоис; Липперт, Томас (2016). "Проект человеческого мозга: создание европейской исследовательской инфраструктуры для декодирования человеческого мозга" (PDF). Нейрон. 92 (3): 574–581. Дои:10.1016 / j.neuron.2016.10.046. PMID  27809997.
  5. ^ «Проект« Человеческий мозг »стал еще больше». Архивировано из оригинал 14 июля 2014 г.. Получено 7 июля 2014.
  6. ^ а б c «Отчет для Европейской комиссии» Проект человеческого мозга.
  7. ^ https://www.humanbrainproject.eu/discover/the-project/overview
  8. ^ Форрест, Майкл Д. (2015). «Моделирование действия алкоголя на детальной модели нейрона Пуркинье и более простой суррогатной модели, которая работает в> 400 раз быстрее». BMC Neuroscience. 16: 27. Дои:10.1186 / s12868-015-0162-6. ЧВК  4417229. PMID  25928094.
  9. ^ Ван, Лей; Лю, Цзюньсю; Харкин, Джим; Макдэйд, Лиам; Ло, Юлин (2017). «Многоуровневая мозаичная архитектура для эффективных нейронных сетей с аппаратными пиками». Микропроцессоры и микросистемы. 53: 21–32. Дои:10.1016 / j.micpro.2017.07.005.
  10. ^ «Алгоритм крупномасштабного моделирования мозга - Новости». www.humanbrainproject.eu. Получено 18 марта 2020.
  11. ^ «Проект« Человеческий мозг »переезжает в Женеву - SWI swissinfo.ch». SWI swissinfo.ch. Получено 11 марта 2016.
  12. ^ «Социально-этическое размышление». www.humanbrainproject.eu. Получено 18 марта 2020.
  13. ^ Френьяк, Ив; Лоран, Жиль (2014). «Нейробиология: где находится мозг в проекте« Человеческий мозг »?». Природа. 513 (7516): 27–9. Bibcode:2014Натура.513 ... 27F. Дои:10.1038 / 513027a. PMID  25186884.
  14. ^ «Открытое послание Европейской комиссии относительно проекта человеческого мозга». Получено 7 июля 2014.
  15. ^ а б «Жизненно важная роль неврологии в проекте человеческого мозга» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 23 августа 2014 г.. Получено 11 марта 2016.
  16. ^ «Ученые угрожают бойкотировать проект человеческого мозга стоимостью 1,2 млрд евро». Хранитель. 7 июля 2014 г.. Получено 7 июля 2014.
  17. ^ Брин, Джозеф (8 июля 2014 г.). «Европейские усилия по моделированию мозга на суперкомпьютере стоимостью в миллиард долларов находятся под угрозой провала». Национальная почта.
  18. ^ «Ваш мозг не обрабатывает информацию, и это не компьютер - Роберт Эпштейн | Эссе Aeon». Эон. Получено 23 мая 2016.
  19. ^ Тейл, Стефан (2015). «Беспокойство в уме». Scientific American. 313 (4): 36–42. Bibcode:2015SciAm.313d..36T. Дои:10.1038 / Scientificamerican1015-36.
  20. ^ Тейл, Стефан (2015). «Почему проект« Человеческий мозг »оказался неудачным - и как это исправить». Scientific American.
  21. ^ «Проект человеческого мозга стоимостью 1 млрд евро снова в работе после подписания нового контракта Комиссией». Наука | Бизнес. Получено 18 марта 2020.
  22. ^ "Проект" Человеческий мозг "не оправдал своего обещания". 22 июля 2019.

внешняя ссылка