Projekt Ludzki Mózg - Human Brain Project

Projekt ludzkiego mózgu
Rodzaj projektu Badania naukowe
Lokalizacja Europa
Właściciel Unia Europejska
Kluczowi ludzie Paweł Świeboda , Dyrektor Generalny
Katrin Amunts , Dyrektor ds. Badań Naukowych
Przyjęty 2013 ; 8 lat temu ( 2013 )
Strona internetowa www .humanbrainproject .eu

Mózg Human Project ( HBP ) jest duża dziesięcioletni projekt badania naukowe, na podstawie superkomputerów eksaskalowych , który ma na celu zbudowanie współpracy ICT -na naukowa infrastruktura badawcza, aby umożliwić naukowcom w Europie wiedzy postęp w dziedzinie neurologii , informatyki, i medycyna związana z mózgiem.

Projekt, który rozpoczął się 1 października 2013 r., jest sztandarowym projektem Komisji Europejskiej w sprawie przyszłych i powstających technologii . HBP jest koordynowany przez École Polytechnique Fédérale de Lausanne i jest w dużej mierze finansowany przez Unię Europejską . Biuro koordynacji projektu jest w Genewie , w Szwajcarii .

Cele strategiczne i organizacja

Szczyt HBP 2013 – inauguracja Projektu – odbył się w EPFL Learning Centre w październiku 2013 roku. Zgromadził naukowców z ponad 100 Instytucji Partnerskich.

Podstawą podejścia HBP jest badanie mózgu w różnych skalach przestrzennych i czasowych (tj. od molekularnej do dużych sieci leżących u podstaw wyższych procesów poznawczych oraz od milisekund do lat). Aby osiągnąć ten cel, HBP opiera się na współpracy naukowców z różnych dyscyplin, w tym neuronauki, filozofii i informatyki, w celu wykorzystania pętli danych eksperymentalnych, teorii modelowania i symulacji. Pomysł polega na tym, że wyniki empiryczne są wykorzystywane do opracowywania teorii, które następnie sprzyjają modelowaniu i symulacjom, które skutkują przewidywaniami, które z kolei są weryfikowane przez wyniki empiryczne.

Podstawowym celem HBP jest stworzenie infrastruktury badawczej opartej na ICT do badań mózgu, neuronauki kognitywnej i obliczeń inspirowanych mózgiem, która może być wykorzystywana przez naukowców na całym świecie.

Projekt podzielony jest na 12 Podprojektów. Sześć z nich opracowuje platformy oparte na ICT (podprojekty 5-10), które składają się z prototypowego sprzętu, oprogramowania, baz danych i interfejsów programistycznych. Narzędzia te są dostępne dla naukowców na całym świecie za pośrednictwem HBP Collaboratory . Trzy podprojekty gromadzą dane na temat neuronauki empirycznej i ustanawiają podstawy teoretyczne (Podprojekty 1–4), a jeden jest odpowiedzialny za etykę i społeczeństwo (Podprojekt 12). Podprojekt 11 koordynuje projekt.

  • Organizacja mózgu myszy SP1: Zrozumienie struktury mózgu myszy oraz jego funkcji elektrycznych i chemicznych
  • SP2 Human Brain Organisation: Zrozumienie struktury ludzkiego mózgu oraz jego funkcji elektrycznych i chemicznych
  • SP3 Systems and Cognitive Neuroscience: Zrozumienie, w jaki sposób mózg wykonuje czynności funkcjonalne na poziomie systemowym i poznawcze
  • SP4 Teoretyczna neuronauka: Wyprowadzanie modeli matematycznych wysokiego poziomu w celu syntezy wniosków z danych badawczych
  • Platforma Neuroinformatyczna SP5 : Zbieranie, organizowanie i udostępnianie danych mózgowych
  • Platforma symulacji mózgu SP6 : opracowywanie opartych na danych rekonstrukcji tkanki mózgowej i możliwości symulacji w celu zbadania tych rekonstrukcji
  • SP7 Wysokowydajna platforma analityczno-obliczeniowa : Zapewnienie możliwości ICT do mapowania mózgu z niespotykaną dotąd szczegółowością, konstruowania złożonych modeli, przeprowadzania dużych symulacji i analizowania dużych ilości danych
  • SP8 Medical Informatics Platform: Rozwój infrastruktury do udostępniania szpitalnych i medycznych danych badawczych w celu zrozumienia klastrów chorób i ich odpowiednich sygnatur chorób
  • SP9 Neuromorphic Computing Platform: opracowywanie i stosowanie technologii komputerowych inspirowanych mózgiem
  • Platforma neurorobotyczna SP10 : opracowywanie wirtualnych i rzeczywistych robotów oraz środowisk do testowania symulacji mózgu
  • SP11 Zarządzanie i koordynacja: Ogólna koordynacja projektu
  • SP12 Etyka i społeczeństwo: Badanie etycznego i społecznego wpływu pracy HBP

HBP jest koordynowany przez École Polytechnique Fédérale de Lausanne i obejmuje naukowców z ponad 117 instytucji partnerskich z 19 krajów w całej Europie. Godne uwagi instytucje partnerskie obejmują Uniwersytet w Heidelbergu , Forschungszentrum Jülich oraz Szpital Uniwersytecki w Lozannie .

Kierownictwo naukowe zapewniają przedstawiciele każdego z Podprojektów HBP, tworzących Radę Nauki i Infrastruktury (SIB). Przewodniczącą SIB jest Katrin Amunts z Forschungszentrum Jülich. Alois Knoll z TU Munich jest wiceprzewodniczącym SIB ds. oprogramowania. Dyrekcja kieruje codzienną pracą HBP – kieruje nią Andreas Mortensen z EPFL.

Finansowanie

Program HBP jest finansowany przez Dyrekcję Generalną Komisji Europejskiej ds. Sieci Komunikacyjnych, Treści i Technologii (DG CONNECT) w ramach 7PR , unijnego programu finansowania badań i innowacji. Był to jeden z dwóch pierwszych projektów flagowych Future Emerging Technologies (FET).

Projekt jest podzielony na pięć etapów, z których każda ma osobne finansowanie. W listopadzie 2013 r. zakończono nabór środków na wstępną, dwuipółletnią fazę rozwoju Projektu w wysokości 54 mln EUR, a wyniki ogłoszono w marcu 2014 r. Dwadzieścia dwa projekty z trzydziestu dwóch organizacji wybrany do początkowego finansowania w wysokości 8,3 mln EUR. Faza Ramp-Up zakończyła się 31 marca 2016 r. Finansowanie podlega ponownej ocenie co dwa lata z wykorzystaniem szczegółowych umów o dotację (SGA); z których pierwszy rozpoczął się w kwietniu 2016 r. (kończący się w kwietniu 2018 r.), a drugi z łącznym dofinansowaniem UE w wysokości 88 mln euro od kwietnia 2018 r. (kończący się w marcu 2020 r.). Całkowite koszty HBP szacowane są na 1,019 mld EUR, z czego 500 mln EUR zapewni Komisja Europejska, 500 mln EUR organizacje krajowe, publiczne i prywatne, a 19 mln EUR Partnerzy Core Project Ramp-Up.

Przeszkody

Jedną z głównych przeszkód w realizacji Projektu jest niesystematyczny charakter informacji zebranych z poprzednich badań mózgu. Dane z badań neurologicznych różnią się w zależności od biologicznych schematów organizacji, badanych gatunków i etapów rozwoju, co utrudnia wspólne wykorzystanie danych do replikacji mózgu w modelu, który działa jako pojedynczy system.

Inne przeszkody obejmują problemy inżynieryjne związane z zużyciem energii, pamięcią i pamięcią masową. Na przykład szczegółowe reprezentacje neuronów są bardzo kosztowne obliczeniowo, a symulacja całego mózgu jest w czołówce naszych możliwości obliczeniowych.

Implikacje

Projekt Human Brain Project został przeniesiony do Campus Biotech w 2014 roku.

Technologie generowane przez HBP i inne podobne projekty dają kilka możliwości innym dziedzinom badań. Na przykład model mózgu można wykorzystać do badania sygnatur chorób w mózgu i wpływu niektórych leków, umożliwiając opracowanie lepszych metod diagnozowania i leczenia. Ostatecznie technologie te prawdopodobnie doprowadzą do bardziej zaawansowanych opcji medycznych dostępnych dla pacjentów po niższych kosztach.

Ponadto szczegółowa symulacja mózgu wymaga znacznej mocy obliczeniowej, co prowadzi do rozwoju superkomputerów i energooszczędnych technik komputerowych inspirowanych mózgiem. Rozwój obliczeniowy można rozszerzyć na takie obszary, jak eksploracja danych, telekomunikacja, urządzenia i inne zastosowania przemysłowe.

Uwzględniane są również długoterminowe konsekwencje etyczne Projektu. Projekt jest zgodny z polityką Odpowiedzialnych Badań i Innowacji, a jego Rada Doradcza ds. Etyki jest odpowiedzialna za monitorowanie wykorzystania ochotników, zwierząt i zebranych danych. Konsekwencje dla europejskiego społeczeństwa, przemysłu i gospodarki są badane przez Laboratorium Foresight Programu Etyki i Społeczeństwa HBP.

Krytyka

W dniu 7 lipca 2014 r. 154 badaczy europejskich (750 podpisów na dzień 3 września 2014 r.) wysłało do Komisji Europejskiej list otwarty, skarżący się na zbyt wąskie podejście HBP i grożący bojkotem projektu. Centralnym punktem tej kontrowersji był wewnętrzny spór dotyczący finansowania kognitywistów, którzy badają funkcje mózgu na wysokim poziomie, takie jak myślenie i zachowanie. Jednak HBP stwierdził, że „nie ma wątpliwości, że poznanie i zachowanie są niezbędne dla HBP”, wyjaśniając, że badania neuronauki poznawczej zostały przesunięte w ramach projektu, aby umożliwić głównemu projektowi skupienie się na budowaniu platform. Ponadto w liście otwartym wezwano KE do „przeniesienia funduszy obecnie przyznanych na projekty podstawowe i partnerskie HBP do szerokiego finansowania ukierunkowanego na neuronaukę, aby osiągnąć pierwotne cele HBP — zrozumienie funkcji mózgu i jego wpływu na społeczeństwo”. W swojej odpowiedzi HBP powiedział, że „chociaż badania neuronaukowe generują ogromną ilość cennych danych, obecnie nie ma technologii udostępniania, organizowania, analizowania lub integrowania tych informacji, poza dokumentami, a nawet bazami danych. HBP zapewni krytyczną brakującą warstwę, aby przejść w kierunku wielopoziomowej rekonstrukcji i symulacji mózgu”. Dodał, że „neuronauka poznawcza i behawioralna stanie się najważniejszym elementem neuronauki w HBP w trakcie projektu. Jednak aby tak się stało, platformy muszą być najpierw na swoim miejscu”.

Peter Dayan , dyrektor neurobiologii obliczeniowej na University College London , twierdził, że cel symulacji mózgu na dużą skalę jest radykalnie przedwczesny, a Geoffrey Hinton powiedział, że „prawdziwym problemem z tym projektem jest to, że nie mają pojęcia, jak uzyskać duży system do nauki”. Podobne zastrzeżenia co do metodologii projektu podniósł Robert Epstein .

HBP powiedział, że jego członkowie podzielają niepewność związaną z symulacją na dużą skalę, ale że „rekonstrukcja i symulacja ludzkiego mózgu to wizja, cel; korzyści będą pochodzić z technologii potrzebnej, aby się tam dostać. Ta technologia, opracowana przez HBP, przyniesie korzyści całej neuronauce, a także dziedzinom pokrewnym”.

W 2015 roku projekt przeszedł proces przeglądu, a trzyosobowy komitet wykonawczy, kierowany przez Henry'ego Markrama , został rozwiązany i zastąpiony przez 22-osobową radę zarządzającą.

Według artykułu z 2019 r. „W 2013 r. Komisja Europejska przyznała jego inicjatywie – Human Brain Project (HBP) – oszałamiającą dotację w wysokości 1 miliarda euro (wówczas około 1,42 miliarda dolarów). duży wkład, jaki HBP wniósł w ciągu ostatniej dekady”.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki