Современное состояние НБИК

Страница 5

«Основная проблема, с которой сталкиваются создатели клеточных биокомпьютеров, – организация всех клеток в единую работающую систему. Сейчас в Лаборатории искусственного интеллекта Массачусетского технологического университета создана клетка, способная хранить на генетическом уровне 1 бит информации. Также разрабатываются технологии, позволяющие единичной бактерии отыскивать своих соседей, образовывать с ними упорядоченную структуру и осуществлять массив параллельных операций» [10].

Итак, сравнительно с кремниевыми процессорами, процессоры на основе ДНК имеют ряд бесспорных преимуществ. Во-первых, для них характерна более простая технология изготовления, которая не требует столь жестких условий (например, стерильная атмосфера), как при производстве полупроводников. Во-вторых, используется не бинарный, а тернарный код (тройки нуклеотидов), что при меньшем количестве шагов позволит перебрать большее число вариантов при анализе. В-третьих, биокомпьютеры отличает сверхвысокая производительность (до 1014 операций в секунду). Также, данные могут храниться с плотностью, в триллионы раз превышающей возможности оптических дисков. И, наконец, энергопотребление ДНК-компьютеров является исключительно низким.

Blue Brain Project. Одним из самых крупных и значительных проектов NBIC является “Blue Brain Project”. Он был запущен в 2005 году Институтом мозга и мышления, входящим в состав Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL), и компанией IBM с целью воспроизвести с предельной точностью мозг млекопитающего и изучить стадии возникновения биологического интеллекта. Разумеется, главной задачей ученых является моделирование и изучение именно человеческого мозга.

Опираясь на работу [4] и выступление [7] Г. Маркрама, ведущего специалиста проекта Blue Brain, можно сказать следующее.

Потребовалось 11 млрд. лет, чтобы природа смогла создать мозг, и самым важным «конечным продуктом» Вселенной [7], какой она известна нам на данный момент, стал неокортекс, новая кора головного мозга, представляющий для ученых проекта главный предмет исследования. Именно неокортекс отвечает за чувственное восприятие, социальное взаимодействие, ориентацию в пространстве, речь, познавательные функции.

Неокортекс – это верхний слой мозговых полушарий, также состоящий из нескольких слоев (их всего 6). Нейроны получают сигналы от тысяч других нейронов, эти сигналы распространяются на различные разветвления чрезвычайно сложно устроенных дендритов. Существуют десятки тысяч модулей (компартментов), в которых «расположены» дендриты. Такие структуры называются кортикальными колонками и представляют собой минимальные по размеру цепи мозга. Кортикальным колонкам ученые посвятили последние 15 лет исследований, пытаясь изучить их точную структуру, форму и положение составляющих их элементов. Кроме того, важным объектом исследований являются принципы коммуникации между нейронами, поскольку каждый нейрон отсылает свой сигнал не любому, но какому-либо конкретному нейрону.

Кортикальные колонки

Построив компьютерную модель[3] кортикальной колонки, ученые обнаружили, что ветви дендритов миллионы раз пересекаются между собой. Эти пересечения формируют синапсы – зоны коммуникации между нейронами. Когда нейроны достигают синапсов, они «заряжают» их электрическим сигналом, что ведет к выбрасыванию химических веществ в области синапсов. В электрических «разрядах» внутри кортикальных колонок, таким образом, содержится вся информация, образуемая нейронами.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7

Дополнительные материалы

Лечение пароксизмальной формы фибрилляции предсердий
Лечение аритмий сердца относится к проблемным вопросам кардиологии из-за отсутствия единого подхода к лечению нарушений ритма сердца , а также проявлению проаритмогенного действия у самих антиаритмических препаратов / ААП / - в среднем до 10% случаев . Не все виды аритмий требуют экстренной терапии, в тоже время необходимо своевременно переходить от консервативных методов лечения к хирургическим. В возрасте старше 60 лет ФП наблюдается у 5% населения, среди лиц старше 75 лет - у 14%. ФП заним ...