2013年6月28日 alex

研究人员力图打开潘多拉的盒子,模拟大脑和地球的设计面临重重挑战

【2008.6】

根据Blue Brain Project(蓝脑计划)咨询理事会主席Robert Bishop的介绍,对人脑以及地球的气候进行仿真是科学上两个最重要的挑战。

瑞士Ecole Polytechnique的Fdrale de Lausanne以及IBM公司正在就大脑的仿真进行合作,这是一个起始于两年前的项目。NEC的Earth Simulator是后一个项目的主要构成部分。

“ 蓝脑计划为期10年,目前尚处于1.5阶段,仍然有很长的路要走,”Bishop这个位于日内瓦的咨询公司的主席在一次研讨会上进行的采访中告诉EE Times电子工程专辑,“它需要6至7个步骤,从哺乳动物链条上的耗子、老鼠、猫向灵长类动物以及最终人类的方向深入研究,每一个步骤要解决的问题会越 来越复杂。”

“如果我们能够精确地掌握人脑的结构和功能,那就相当可能最终在我们的半导体设计中模仿人脑,”Bishop补充说,“如果我们能够掌握地球的所有细节的构造和功能,我们就最终能够预测在自然灾害发生以前对它进行预测。”

Bishop预测,从现在开始10年内,设计工程师在针对特殊应用的集成电路(ASIC)设计中将分别考虑我们积累的关于人脑和地球的知识。这样的ASIC将被结合进更加广泛的系统,涉及标量、向量、现场可编程门阵列以及图形处理单元,以解决手头上的全盘工作,他说道。

要仿真的人脑神经细胞有1000亿并且神经突触超过了100万亿。“我们尚未对所有这些神经构建完美的数学模型,”Bishop表示,“尽管在一个小型且重要的构建模块——皮层柱上进行了很好的研究。”

对地球的仿真也是同样令人畏惧的任务。“无数的物质和材料混合在复杂的结构以及过程之中,构造层的运动、动态磁场、地球自转和公转、空间的天气以及本地的天气,这一切均会同时改变着地球的运行状态,”他说道。

Bishop表示,研究工作位于科学、仿真和超级计算这个三角形之内。IBM公司安装在加州Lawrence Livermore实验室的BlueGene/L提供478Teraflops的峰值速度。Bishop预计,在2008年底,超级计算机将超越Petaflop的标杆,并且将来的超级计算机将在未来十年突破Exaflop的瓶颈。

大脑和地球的仿真将利用日益增长的计算能力以及软件的进步,Bishop表示,最终产生可以被精确地建模和仿真的新的见识。

与此同时,各国政府和其它机构需要加快先进仿真技术的应用,这位未来学家表示,“大脑仿真器和地球仿真器最终将创建可商用的知识产权,但是,我们在短期内无法指望商业价值的产生。”