宇宙で最も効率的なコンピューターは、取扱説明書のない重さ3ポンドの塊、つまり人間の脳です。人間の脳は、1日の作業でBLT（ブリトー）のカロリーに相当する燃料しか必要としません。対照的に、IBMのスーパーコンピューター「Dawn」は、850MHzのプロセッサーを147,456個使用し、猫の大脳皮質程度の単純なシミュレーションを実行しましたが、24時間で約5万個のBLTに相当する燃料を必要とします。
当然のことながら、神経科学者やコンピュータエンジニアは、人間の脳の高速かつ省電力なメカニズムを再現しようと懸命に研究を重ねています。しかし、そのスケールでコンピュータの性能に近づくためには、頭蓋骨の下のニューロンネットワークのより詳細な設計図、その仕組みを詳細に記述したより高度なソフトウェアモデル、そしてシミュレーションを実行するための高度なハードウェアが必要です。ここでは、優れたロボット脳の構築につながる可能性のある3つのプロジェクトをご紹介します。
チャレンジ：コネクトーム
1000億個のニューロンがどのように通信するかを解明する
解決
一部の研究者は、シナプスを手作業で丹念に追跡しています。ニューロン1個につき10人が1時間で追跡するため、数兆個のシナプスを1つずつマッピングするには数千年かかる可能性があります。一方、ヒューマン・コネクトーム・プロジェクトでは、MRIスキャンなどの画像技術を用いて、脳の各部位がどのように相互に接続されているかを、より大規模なスケールでマッピングする研究者チームが参加しています。
マイルストーン
ミネソタ大学とワシントン大学の研究チームは、2014年までに超高磁場MRIを使用して1,200人の健康な成人の脳領域間のつながりをマッピングする予定です。
利点
これらの研究は、記憶などの脳機能のより正確な解剖学的モデルの構築に役立ち、自閉症やアルツハイマー病などの精神疾患を持つ患者と比較するための健康なモデルを提供します。
チャレンジ：ブルージーン
脳をモデル化するソフトウェアを作成する
解決
スイスのローザンヌ連邦工科大学のヘンリー・マークラム氏は、ニューロンの小さな集団の電気活動のあらゆる小さな脈動をモデル化することで、ニューロン同士のコミュニケーションを記述するソフトウェアモデルを構築している。彼は10年以内に、人間の脳全体のソフトウェアモデルを構築することを目指している。
マイルストーン
マークラム氏は、100万個のニューロンのシミュレーションに近づいており、以前の小規模な3Dデジタルモデルでは、刺激に対する反応が実際のネズミの脳に類似していることが示されていると語る。
利点
詳細なニューロンシミュレーションは、合成神経伝達物質やその他の気分を変える薬を研究している企業にとって恩恵となり、動物実験が不要になる可能性がある。
課題：DARPA Synapse
脳に着想を得たソフトウェアを実行できるほど強力な、エネルギー効率の高いハードウェアを設計します。
解決
HPは、国防総省の研究開発部門であるDARPAの資金提供を受け、メモリ機能を持つ抵抗器「メモリスタ」を搭載したチップの開発に取り組んでいます。メモリスタはシナプスのように、接続された「ニューロン」が過去にどのように発火したかを記憶することができます。ナノスケールのサイズのため、メモリスタは高い計算密度と低い消費電力を両立しています。
マイルストーン
来月、ボストン大学の協力者たちは、メモリスタを使用して、知覚、ナビゲーション、意思決定などの機能を実行できるインテリジェントシステムの開発を目指している。
利点
プロセッサとメモリ間の情報のシャッフルは、コンピュータ設計におけるボトルネックとなってきました。チップの一部で両方のタスクを処理できるようにすることで、処理能力とエネルギー効率を向上させることができます。
