उप-सेलुलर रिज़ॉल्यूशन के साथ, न्यूरॉन द्वारा पूरे माउस कॉर्टेक्स न्यूरॉन का बायोफिजिकल रूप से विस्तृत सिमुलेशन – यानी, कई डिब्बों के भीतर आयन प्रवाह और झिल्ली वोल्टेज के उतार-चढ़ाव को कैप्चर करना, जिसमें पेड़ की तरह न्यूरोनल आकारिकी शामिल होती है। न्यूरॉन्स कॉर्टिकल क्षेत्र द्वारा रंगीन होते हैं और सक्रिय होने पर प्रकाश फ्लैश के साथ चिह्नित होते हैं। स्पष्टता के लिए केवल 1% न्यूरॉन्स दिखाए गए हैं। अनुकरण आराम की स्थिति में कॉर्टेक्स की “सहज” गतिविधि का प्रतिनिधित्व करता है। श्रेय: बैरी इज़राइलविट्ज़1, पेपर से सिमुलेशन का उपयोग करते हुए काया अकीरा-तमुरा2, केल दाई3, लौरा ग्रीन3, बीट्रिज़ हेरेरा3, तदाशी यामाजाकी2, और एंटोन आर्किपोव3 के योगदान के साथ।
दुनिया के सबसे तेज़ सुपरकंप्यूटरों में से एक की मांसपेशियों का उपयोग करके, शोधकर्ताओं ने किसी जानवर का अब तक का सबसे बड़ा और सबसे विस्तृत बायोफिजिकली यथार्थवादी मस्तिष्क सिमुलेशन बनाया है।
पूरे माउस कॉर्टेक्स की यह आभासी प्रतिलिपि शोधकर्ताओं को मस्तिष्क का एक नए तरीके से अध्ययन करने की अनुमति देती है: आभासी दुनिया में अल्जाइमर या मिर्गी जैसी बीमारियों का अनुकरण करके विस्तार से देखना कि तंत्रिका नेटवर्क में क्षति कैसे फैलती है या अनुभूति और चेतना को समझना। यह लगभग दस मिलियन न्यूरॉन्स, 26 बिलियन सिनैप्स और 86 परस्पर जुड़े मस्तिष्क क्षेत्रों के साथ, रूप और कार्य दोनों का अनुकरण करता है।
यह शानदार उपलब्धि सुपरकंप्यूटर फुगाकू का उत्पाद है, जो जापानी फ्लैगशिप सुपरकंप्यूटर है जो पलक झपकने से भी तेज गति से डेटा क्रंच कर सकता है, प्रति सेकंड चार अरब गणनाएं कर सकता है।
एलन इंस्टीट्यूट के वैज्ञानिकों और जापान के इलेक्ट्रो-कम्युनिकेशंस विश्वविद्यालय के पीएच.डी. तदाशी यामाजाकी ने तीन अन्य जापानी संगठनों के साथ मिलकर इस परियोजना का नेतृत्व किया। एक आगामी पेपर इस उपलब्धि का खुलासा करेगा एससी25, नवंबर के मध्य में हो रहा है.
वैज्ञानिक इस माउस कॉर्टेक्स मॉडल का उपयोग इस बारे में विस्तृत प्रश्न पूछने के लिए कर सकते हैं कि किसी बीमारी में क्या होता है, मस्तिष्क तरंगें फोकस को कैसे आकार देती हैं, या मस्तिष्क में दौरे कैसे फैलते हैं, और फिर उनकी परिकल्पना का परीक्षण कर सकते हैं। इससे पहले, ये प्रश्न एक समय में केवल वास्तविक मस्तिष्क ऊतक के एक प्रयोग का उपयोग करके ही पूछे जा सकते थे। अब, शोधकर्ता वस्तुतः परिकल्पनाओं का परीक्षण कर सकते हैं।
ये सिमुलेशन मस्तिष्क विकारों के उत्तर खोजने में मदद कर सकते हैं, जिससे पता चलता है कि लक्षण प्रकट होने से पहले समस्याएं कैसे शुरू होती हैं, और शोधकर्ताओं को डिजिटल वातावरण में नए उपचार या उपचारों का सुरक्षित रूप से परीक्षण करने की अनुमति मिलती है।
“इससे पता चलता है कि दरवाजा खुला है। हम पर्याप्त कंप्यूटिंग शक्ति के साथ इस प्रकार के मस्तिष्क सिमुलेशन को प्रभावी ढंग से चला सकते हैं,” परियोजना पर काम करने वाले एलन इंस्टीट्यूट के एक अन्वेषक, एंटोन आर्किपोव, पीएचडी ने कहा। “यह एक तकनीकी मील का पत्थर है जो हमें विश्वास दिलाता है कि बहुत बड़े मॉडल न केवल संभव हैं, बल्कि सटीकता और पैमाने के साथ प्राप्त किए जा सकते हैं।”
यह वैश्विक सहयोग मानव तंत्रिका विज्ञान विशेषज्ञता को एक मशीन की उल्लेखनीय कंप्यूटिंग शक्ति के साथ जोड़ता है। एलन इंस्टीट्यूट ने वास्तविक डेटा के माध्यम से आभासी मस्तिष्क का खाका और बायोफिजिकल गुण प्रदान किए एलन सेल प्रकार डेटाबेस और यह एलन कनेक्टिविटी एटलस, और जापान के फुगाकू ने डेटा को जीवंत बना दिया।
शोधकर्ताओं ने संपूर्ण कॉर्टेक्स सिमुलेशन कैसे बनाया
रिकेन और फुजित्सु द्वारा संयुक्त रूप से विकसित फुगाकू, दुनिया के सबसे तेज़ सुपर कंप्यूटरों में से एक है जो प्रति सेकंड 400 क्वाड्रिलियन से अधिक संचालन करने में सक्षम है। इसे परिप्रेक्ष्य में रखने के लिए, यदि आप अभी प्रति सेकंड एक-एक करके गिनती करना शुरू करते हैं, तो उस संख्या तक पहुंचने में 12.7 अरब वर्ष लगेंगे (लगभग ब्रह्मांड की आयु: 13.8 अरब वर्ष)। “फुगाकू” माउंट फ़ूजी से आता है, और पहाड़ की ऊंची चोटी और चौड़े आधार की तरह, इसे इसकी शक्ति और व्यापक पहुंच का प्रतीक चुना गया था।
यामाजाकी ने कहा, “फुगाकू का उपयोग खगोल विज्ञान, मौसम विज्ञान और दवा खोज जैसे कम्प्यूटेशनल विज्ञान क्षेत्रों की एक विस्तृत श्रृंखला में अनुसंधान के लिए किया जाता है, जो कई सामाजिक समस्याओं के समाधान में योगदान देता है।” “इस अवसर पर, हमने तंत्रिका सर्किट सिमुलेशन के लिए फुगाकू का उपयोग किया।”
सुपरकंप्यूटर छोटे भागों से बना होता है जिन्हें नोड्स कहा जाता है, जो इकाइयों, अलमारियों और रैक जैसी परतों में एक साथ समूहीकृत होते हैं। साथ में, ये घटक कुल मिलाकर 158,976 नोड्स बनाते हैं, जिससे फुगाकू को भारी मात्रा में डेटा और गणनाओं का प्रबंधन करने की अनुमति मिलती है।
एलन इंस्टीट्यूट का उपयोग करना ब्रेन मॉडलिंग टूलकिटटीम ने डेटा को कॉर्टेक्स के कार्यशील डिजिटल सिमुलेशन में अनुवादित किया। एक न्यूरॉन सिम्युलेटर, न्यूलाइटसमीकरणों को न्यूरॉन्स में बदल दिया जो अपने जीवित समकक्षों की तरह ही स्पाइक, सिग्नल और बकबक करते हैं।
नकली माउस कॉर्टेक्स को देखना वास्तविक समय में जीव विज्ञान को देखने जैसा है। यह मस्तिष्क कोशिकाओं की वास्तविक संरचना और व्यवहार, न्यूरॉन्स से आने वाली शाखाओं तक, सिनैप्स की सक्रियता – अपस्ट्रीम न्यूरॉन्स से डाउनस्ट्रीम न्यूरॉन्स की शाखाओं तक संदेश पहुंचाने वाले छोटे संपर्क – और झिल्लियों में विद्युत संकेतों के उतार-चढ़ाव को पकड़ता है।
यामाजाकी ने कहा, “यह एक तकनीकी उपलब्धि है, लेकिन यह केवल पहला कदम है।” “भगवान विवरण में है, इसलिए बायोफिजिकली विस्तृत मॉडल में, मेरा मानना है।”
आर्किपोव ने कहा, “हमारा दीर्घकालिक लक्ष्य हमारे संस्थान द्वारा उजागर किए जा रहे सभी जैविक विवरणों का उपयोग करके संपूर्ण मस्तिष्क मॉडल, अंततः मानव मॉडल भी बनाना है।” “अब हम एकल मस्तिष्क क्षेत्रों के मॉडलिंग से माउस के पूरे मस्तिष्क का अनुकरण करने की ओर बढ़ रहे हैं।”
इस प्रकार की कम्प्यूटेशनल शक्ति के साथ, एक पूर्ण, बायोफिजिकली सटीक मस्तिष्क मॉडल का लक्ष्य अब केवल विज्ञान कथा नहीं है। वैज्ञानिक एक नई सीमा पर हैं जहां मस्तिष्क को समझने का शाब्दिक अर्थ है मस्तिष्क का निर्माण करने में सक्षम होना।
यह अत्याधुनिक शोध लौरा ग्रीन, पीएच.डी. सहित एक अंतरराष्ट्रीय टीम द्वारा संभव बनाया गया था; बीट्रिज़ हेरेरा, पीएच.डी.; केल दाई, बी.एससी.; रिन कुरियामा, एम.एससी.; और काया अकीरा, पीएच.डी.
उद्धरण: सुपरकंप्यूटर सिमुलेशन बदल रहा है कि हम मस्तिष्क का अध्ययन कैसे करते हैं (2025, 17 नवंबर) 17 नवंबर 2025 को लोकजनताnews/2025-11-supercomputer-simulation-brain.html से पुनर्प्राप्त किया गया
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