Un Supercomputer imita il cervello umano. Pensieri, risposta a stimoli, simulazione di emozioni (Human Brain Project)
Al Politecnico di Torino, presentazione ufficiale in Italia del progetto HBP - Human Brain Project, con il suo ideatore prof. Henry Markram (EPFL, Losanna). L’Italia si propone per un ruolo di primo piano nel progetto, candidato all’attribuzione di uno dei due finanziamenti da 1 miliardo di euro previsti dall’ICT FET Flagships Initiative dell’Unione Europea.
20 / 05 / 2011 - “Entro il 2023 potremo trovare nuove cure per le malattie mentali con un simulatore che riprodurrà integralmente un cervello umano, emozioni comprese”: Henry Markram, del Brain Mind Institute dell'École Polytechnique Fédérale di Losanna, lo sostiene con convinzione, nel corso della presentazione italiana di HBP - Human Brain Project, progetto di dimensioni europee che si propone di riprodurre un “cervello artificiale” grazie all’uso di supercalcolatori.
Il cervello umano si comporta come un computer super performante, energeticamente autonomo, capace di ripararsi da solo e di auto apprendere. La scienza, allo stato attuale, ha compreso moltissimi aspetti del funzionamento del cervello, e dall’altra parte ha sviluppato macchine di calcolo potentissime. Mettendo insieme le conoscenze che i ricercatori hanno acquisito ed acquisiranno sul funzionamento delle molecole, dei neuroni, dei circuiti neuronali e quelle sui più potenti database attualmente sviluppati grazie alle tecnologie ICT, si può costruire un simulatore biologicamente molto dettagliato dell’intera attività del cervello umano.
Gli studi nel settore sono già piuttosto avanzati, grazie agli elevati livelli tecnologici oggi disponibili e alla solida base costituita dai precedenti studi di Markram: nel 2007, la sua equipe era riuscita a modellizzare il funzionamento biologico di 10mila neuroni della corteccia cerebrale dei topi; l'obbiettivo dello HBP, sfruttando i progressi negli algoritmi di modellizzazione e nella tecnologia, è quello di riuscire a costruire un modello dei 100 miliardi di neuroni di un cervello umano su un solo supercomputer. Un risultato che permetterebbe di trovare nuove cure e trattamenti innovativi per le principali disfunzioni e malattie degenerative del sistema nervoso, come Alzheimer, Parkinson, Epilessie, e Schizofrenia.
Accedere al finanziamento dell’Unione Europea a cui si candida il progetto potrebbe permettere un’accelerazione sostanziale e il raggiungimento degli obiettivi in tempi rapidi. HBP è già stato selezionato tra i sei progetti candidati all’ICT FET Flagships Initiative dell’Unione Europea per iniziative di ricerca particolarmente significative per portata e competenze multidisciplinari espresse. I progetti finanziati saranno due e ciascuno riceverà una dotazione economica da parte dell’UE di 1 miliardo di euro in dieci anni.
L’Italia è attualmente presente con sei ricercatori nel gruppo di oltre 150 scienziati che stanno lavorando alla predisposizione della proposta di finanziamento per il progetto HBP. I rispettivi enti di appartenenza (Politecnico di Torino, Università di Pavia, Università di Firenze, LENS e CNR con gli istituti di Scienze e Tecnologie della Cognizione (Roma), di Biofisica (Palermo) e di Ricerche sulla Popolazione e le Politiche Sociali (Roma) hanno dato vita ad un “cluster” nazionale che si propone di ricoprire un ruolo di primo piano nella predisposizione e, successivamente, nell’esecuzione del progetto, sia mettendo a disposizione l’eccellenza delle proprie competenze e risorse scientifiche multidisciplinari, sia impegnandosi per reperire un’adeguata dotazione economica pubblica per il cofinanziamento dell’iniziativa, clausola essenziale per l’ingresso del nostro Paese nel progetto.
Un progetto che potrebbe portare a benefici sociali enormi. Questi modelli aiuteranno infatti a comprendere le cause profonde delle malattie neurologiche e a diagnosticarle già dai primi sintomi, quando è più facile curarle. Sarà anche più semplice e meno costoso sperimentare l’effetto di nuovi farmaci, limitando la sperimentazione animale ed umana. Questi rilevanti risultati medici avranno anche delle conseguenze importanti dal punto di vista economico, considerato che le malattie neurologiche costituiscono una delle principali voci di spesa nei bilanci della sanità dei paesi europei. Un risultato altrettanto considerevole del progetto sarà di dare impulso a una straordinaria rivoluzione tecnologica, con la realizzazione (già in una fase intermedia) di sistemi artificiali intelligenti, sempre più capaci di interazioni e relazioni con gli esseri umani e di esprimere risposte e comportamenti intelligenti. Nuovi robot, computer e sistemi interattivi potranno così aiutarci nell’apprendimento, nelle cure o nell’accudimento di disabili e anziani, e anche ad allenare le nostre abilità più complesse, come la leadership o la capacità di cooperazione.
Abbiamo voluto testimoniare, con l’incontro di ogg,i che la ricerca italiana è pronta e può mettere a disposizione competenze di qualità elevatissima per la riuscita del progetto. Ora ci attiveremo per reperire il cofinanziamento statale, che sarà determinante per non escludere il nostro paese da un progetto di ampia portata che, crediamo, avrà delle ricadute importanti per lo sviluppo tecnologico dei prossimi anni ed un significativo impatto sociale -commenta il prof. Enrico Macii, vicerettore per la Ricerca, il Trasferimento Tecnologico e le Relazioni con l’Unione Europea del Politecnico di Torino e referente per l’Ateneo torinese del progetto HBP.
Il LENS e l’università di Firenze si occuperanno della messa a punto di un tomografo ottico per la ricostruzione dell’intera rete del cervello con un dettaglio mille volte superiore alle tecniche esistenti, tipo la Risonanza magnetica Nucleare -ha asserito Francesco Pavone, referente per il progetto per l’Università di Firenze, che ha poi aggiunto: Uno degli scopi principali della ricerca fiorentina verterà sul collegamento struttura-funzione della rete neurale. In altre parole, proveremo a capire in che maniera patologie come l’autismo o la schizofrenia sono legate ad una particolare struttura di rete neurale, o come, ad esempio, le caratteristiche dell’apprendimento sono legate a particolari soluzioni di rete che il cervello adotta.
Il gruppo di ricerca dell’Università di Pavia in associazione con l’IRCCS Istituto Neurologico Nazionale C. Mondino, porterà alla generazione del primo modello computazionale realistico del cervelletto. Tale componente fondamentale verrà integrata nel modello del cervello dello Human Brain Project. Le simulazioni saranno supportate da ricerche sperimentali a cellulari ed applicate, -ha asserito Egidio D’Angelo, dell’Università di Pavia.
Michele Migliore, referente del progetto per l’IBF del CNR, ha spiegato che
il laboratorio di Neuroscienze Computazionali dell' Istituto di Biofisica (Palermo) metterà a disposizione dello HBP le proprie competenze di Multiscale modeling di neuroni e reti di neuroni realistiche, Simulazioni di sinapsi e meccanismi di plasticità sinaptica, Modelli di simulazione di disfunzioni e patologie del sistema nervoso centrale.
Henry Markram propone una sfida che, come spesso è accaduto nell'avvio delle grandi avventure umane, è stata anticipata dalla fantascienza e dalla fantasia letteraria -commenta Orazio Miglino, dell’ISTC del CNR- In "2001 Odissea nello spazio" Stanley Kubrick illustra l'evoluzione del cammino umano nell'esplorazione dell'Universo facendola concludere con l'ultimo e più intimo luogo della sua esistenza: il cervello di un feto umano. Markram, novello Ulisse, sta raccogliendo intorno a se una ciurma di ricercatori pronti ad esplorare (e riprodurre) questo luogo. Sarà l'Impresa del XXI secolo.
L'Istituto di Ricerca sulla Popolazione e le Politiche Sociali del CNR è molto attento alla ricerca scientifica e alle tecnologie che hanno impatto sulla società e sulle persone. E' in questa direzione che si colloca l'adesione allo Human Brain Project, iniziativa che affronterà almeno tre grandi sfide scientifiche rivolte a migliorare la vita delle persone: comprendere il cervello umano e le malattie neurologiche, definire nuove macchine computazionali più simili al cervello umano e definire nuovi modelli computazionali in grado di riconoscere e processare la complessità della realtà che è intorno a noi. Al termine del progetto le conoscenze sviluppate permetteranno, tra i vari risultati, di individuare cure per le malattie neurologiche e di realizzare macchine con le quali è possibile interagire e comunicare in modo naturale, -ha quindi concluso Fernando Ferri, dell’IRPPS del CNR.
(Fonte Politecnico di Torino)
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