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목차
지구상의 20억의 인구가 뇌기능손상을 겪고 있다고 한다. 이의 예방의학적인 차원에서 2005년 스위스의 로잔느 연방공과대학(EPFL)에서는 Blue Brain 사업을 진수시켰다.
포유류의 대뇌기능을 연구 데이타로부터 역엔지니어링(reverse engineering)법으로 구현하려는 취지였다. 포유류의 대뇌인 대뇌신피질(Neocrtex)을 반복적으로 적층하는 대뇌신피질 기둥(neocortical column)을 만드는 작업에 촛점을 두어왔다.
이번 영국 Oxford시에서 4일간 개최된 TED Global에서 Blue Brain연구팀은 10년내로 인공 대뇌를 만들수 있다고 자신있게 발표하였다.
생쥐에서 인간에 이르는 대뇌의 진화과정이 아주 성공적이어서 대뇌신피질 구조가 1,000배나 확대되어 이 놀라운 인간 대뇌기능을 갖게되었다고 말하면서 진화는 지금도 무서운 속도로 진행되고있다고 밝혔다.
지난 15년간 Markram박사가 이끄는 연구팀은 대뇌신피질 기둥의 구조를 분해해왔다.
비유적으로 말하면 열대 다우림의 삼림을 파악 집대성하는 작업과도 같다고 한다. 거기 자생하는 나무들의 숫자와 종류와 종류별 숫자와 나무별로 위치까지를 파악하여 정리하는 작업에 비유할수 있다고 한다.
그런데 대뇌신피질간의 연접 법칙과 상호교신 법칙을 발견한다는 점이 단순히 열대다우림을 파악하여 집대성하는것보다 더 복잡한 일이라고 한다.
그래서 각기 다른 수만개의 뉴런(Neuron)를 시뮬레이션화한 소프트웨어 모델을 이용하여 디지탈 방식으로 인공 대뇌신피질 기둥구조(Neocortical column)를 구축하였다고 한다. 뉴런마다 독특한 특성이 있지만 다른 두뇌라 하더라도 회로구조면에서 공통성이 있음을 발견했다고 한다. 두뇌의 크기에 상관없이 뉴런마다 형태학적 차이는 있겠지만 조직구조면에서 공통성이 있다는 것이다. 종별특성화된 점이 종간에 교신을 불가능하다는 것을 설명해준다고 한다.
이 대뇌의 컴퓨터모델에 생명기능을 걸려면 모델들을 알고리듬과 함께 수퍼컴퓨터에 입력한다. 한개의 laptop이 한개의 뉴런을 위한 모든 연산기능을 한다. 그래서 10,000개의 laptop을 연결시킬 필요가 있는것이다. laptop대신 연구팀은 IBM의 Blue Gene(1만개의 CPU를 가진 수퍼컴퓨터)를 사용하였다.
그래서 시뮬레이션 모델은 두뇌기능에 대한 단서를 제공하기 시작한것이다. 일예로 컴퓨터 두뇌에 꽃을 하나 보여주고 컴퓨터의 전기활동을 추적하여 꽃에 대한 재현을 하도록 하고 재현화 된 것을 추출하여 대뇌가 바깥 세상을 인지하는 방법을 연구하는 것이다.
인간의 뇌질환의 예방의학적인 당초의 용도 말고도 실제적인 응용분야가 많은데 일예를 들면 전세계의 동물에 관한 신경과학 데이타를 수집하여 일종의 "노아의 방주" 형태로 집대성해놓으면 동물 의 대뇌 모델를 만들수가 있게되어서 많은 과학자들이 동물실험을 하는 대신 이 대뇌모델들을 사용할수가 있다는 것이다.
Blue Brain연구가 성공하려면 10,000개의 뉴런과 3천만개의 시냎스 연접부위(synaptic connectins)와 30개의 서로 다른 이온통로(ion channel)등에 대해서 부단한 시물레이션 결과를 추적하여야 한다. 이중에 30개의 이온통로가 난관이 될것으로 예상된다고 한다.
10년내로 가능할까?
Henry Markram박사는 이같은 대구모의 시뮬레이션 실험을 하려면 500 Petabye의 연산기능을 갖춘 수퍼컴퓨터가 필요하다고 보고 있다. 1 Petabyte는 10^15(10의 15제곱) 바이트를 말한다.
수퍼컴퓨터의 연산기능을 말할때에 Petaflops가 사용된다. 2008년 IBM에서 제작발표한 수퍼컴퓨터 Roadrunner가 10만대의 laptop이 동시에 연산처리하는 1 Petaflops의 연산기능을 갖추었다. 이의 20배를 처리할수 있는 20 Petaflops연산능력의 IBM Sequoia 슈퍼컴퓨터가 2011년에 등장할것이다. IBM Sequoia는 laptop 200만대가 동시에 연산처리하는 능력을 갖추게 된다.
포유류의 대뇌기능을 연구 데이타로부터 역엔지니어링(reverse engineering)법으로 구현하려는 취지였다. 포유류의 대뇌인 대뇌신피질(Neocrtex)을 반복적으로 적층하는 대뇌신피질 기둥(neocortical column)을 만드는 작업에 촛점을 두어왔다.
이번 영국 Oxford시에서 4일간 개최된 TED Global에서 Blue Brain연구팀은 10년내로 인공 대뇌를 만들수 있다고 자신있게 발표하였다.
생쥐에서 인간에 이르는 대뇌의 진화과정이 아주 성공적이어서 대뇌신피질 구조가 1,000배나 확대되어 이 놀라운 인간 대뇌기능을 갖게되었다고 말하면서 진화는 지금도 무서운 속도로 진행되고있다고 밝혔다.
지난 15년간 Markram박사가 이끄는 연구팀은 대뇌신피질 기둥의 구조를 분해해왔다.
비유적으로 말하면 열대 다우림의 삼림을 파악 집대성하는 작업과도 같다고 한다. 거기 자생하는 나무들의 숫자와 종류와 종류별 숫자와 나무별로 위치까지를 파악하여 정리하는 작업에 비유할수 있다고 한다.
그런데 대뇌신피질간의 연접 법칙과 상호교신 법칙을 발견한다는 점이 단순히 열대다우림을 파악하여 집대성하는것보다 더 복잡한 일이라고 한다.
그래서 각기 다른 수만개의 뉴런(Neuron)를 시뮬레이션화한 소프트웨어 모델을 이용하여 디지탈 방식으로 인공 대뇌신피질 기둥구조(Neocortical column)를 구축하였다고 한다. 뉴런마다 독특한 특성이 있지만 다른 두뇌라 하더라도 회로구조면에서 공통성이 있음을 발견했다고 한다. 두뇌의 크기에 상관없이 뉴런마다 형태학적 차이는 있겠지만 조직구조면에서 공통성이 있다는 것이다. 종별특성화된 점이 종간에 교신을 불가능하다는 것을 설명해준다고 한다.
이 대뇌의 컴퓨터모델에 생명기능을 걸려면 모델들을 알고리듬과 함께 수퍼컴퓨터에 입력한다. 한개의 laptop이 한개의 뉴런을 위한 모든 연산기능을 한다. 그래서 10,000개의 laptop을 연결시킬 필요가 있는것이다. laptop대신 연구팀은 IBM의 Blue Gene(1만개의 CPU를 가진 수퍼컴퓨터)를 사용하였다.
그래서 시뮬레이션 모델은 두뇌기능에 대한 단서를 제공하기 시작한것이다. 일예로 컴퓨터 두뇌에 꽃을 하나 보여주고 컴퓨터의 전기활동을 추적하여 꽃에 대한 재현을 하도록 하고 재현화 된 것을 추출하여 대뇌가 바깥 세상을 인지하는 방법을 연구하는 것이다.
인간의 뇌질환의 예방의학적인 당초의 용도 말고도 실제적인 응용분야가 많은데 일예를 들면 전세계의 동물에 관한 신경과학 데이타를 수집하여 일종의 "노아의 방주" 형태로 집대성해놓으면 동물 의 대뇌 모델를 만들수가 있게되어서 많은 과학자들이 동물실험을 하는 대신 이 대뇌모델들을 사용할수가 있다는 것이다.
Blue Brain연구가 성공하려면 10,000개의 뉴런과 3천만개의 시냎스 연접부위(synaptic connectins)와 30개의 서로 다른 이온통로(ion channel)등에 대해서 부단한 시물레이션 결과를 추적하여야 한다. 이중에 30개의 이온통로가 난관이 될것으로 예상된다고 한다.
10년내로 가능할까?
Henry Markram박사는 이같은 대구모의 시뮬레이션 실험을 하려면 500 Petabye의 연산기능을 갖춘 수퍼컴퓨터가 필요하다고 보고 있다. 1 Petabyte는 10^15(10의 15제곱) 바이트를 말한다.
수퍼컴퓨터의 연산기능을 말할때에 Petaflops가 사용된다. 2008년 IBM에서 제작발표한 수퍼컴퓨터 Roadrunner가 10만대의 laptop이 동시에 연산처리하는 1 Petaflops의 연산기능을 갖추었다. 이의 20배를 처리할수 있는 20 Petaflops연산능력의 IBM Sequoia 슈퍼컴퓨터가 2011년에 등장할것이다. IBM Sequoia는 laptop 200만대가 동시에 연산처리하는 능력을 갖추게 된다.
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- 등록일2012.03.13
- 저작시기2009.09
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