कम्प्यूटेशनल न्यूरोसाइंस में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर

Eon Systems नामक एक स्टार्टअप का दावा है कि उसने एक अनुकृत शरीर से जुड़े फ्रूट फ्लाई मस्तिष्क का पहला पूर्ण एमुलेशन हासिल किया है। यह सिस्टम Drosophila melanogaster मस्तिष्क में पाए जाने वाले सभी 125,000 न्यूरॉन्स और लगभग 50 मिलियन सिनेप्टिक कनेक्शन को मॉडल करता है, जो संपूर्ण-मस्तिष्क एमुलेशन के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण छलांग का प्रतिनिधित्व करता है।

अलग-अलग न्यूरल सर्किट या स्थिर कनेक्टिविटी मानचित्र को सिमुलेट करने वाले पिछले प्रयासों के विपरीत, Eon Systems का दावा है कि इसका एमुलेशन एक आभासी शरीर से जुड़ने पर कई अवलोकन योग्य व्यवहार उत्पन्न करता है। डिजिटल फ्लाई को गतिविधि पैटर्न, संवेदी प्रतिक्रिया और अन्य व्यवहार प्रदर्शित करने के लिए रिपोर्ट किया जाता है जो जीवित फ्रूट फ्लाइज़ में देखे जाते हैं, जो सुझाता है कि एमुलेशन जैविक प्रणाली की कम्प्यूटेशनल आर्किटेक्चर के सार्थक पहलुओं को कैप्चर करता है।

एमुलेशन कैसे काम करता है

एमुलेशन फ्रूट फ्लाई कनेक्टोम पर आधारित है, जो कीट के मस्तिष्क में प्रत्येक न्यूरॉन और सिनेप्स का एक पूर्ण नक्शा है जो हाल ही के वर्षों में शोधकर्ताओं द्वारा प्रकाशित किया गया था। इस कनेक्टोम ने संरचनात्मक ब्लूप्रिंट प्रदान किया, लेकिन एक वायरिंग आरेख को एक कार्यात्मक सिमुलेशन में अनुवाद करने के लिए महत्वपूर्ण अतिरिक्त कार्य की आवश्यकता थी।

Eon Systems ने कस्टम सिमुलेशन सॉफ्टवेयर विकसित किया जो न केवल न्यूरॉन्स के बीच कनेक्शन को मॉडल करता है बल्कि नेटवर्क के माध्यम से संकेतों के प्रसार की गतिविधि को भी मॉडल करता है। 125,000 में से प्रत्येक न्यूरॉन को व्यक्तिगत रूप से सिमुलेट किया जाता है, इसके फायरिंग पैटर्न को जुड़े हुए न्यूरॉन्स से इनपुट द्वारा निर्धारित किया जाता है जिसे सिनेप्टिक ताकत द्वारा भारित किया जाता है। आभासी शरीर संवेदी इनपुट प्रदान करता है और मोटर आउटपुट प्राप्त करता है, एक बंद लूप बनाता है जो तंत्रिका सिमुलेशन से उदीयमान व्यवहार को उत्पन्न होने देता है।

ऐसे सिमुलेशन को चलाने की कम्प्यूटेशनल मांग पर्याप्त है। रीयल-टाइम में 50 मिलियन सिनेप्टिक कनेक्शन को संसाधित करने के लिए महत्वपूर्ण GPU संसाधनों की आवश्यकता होती है, और कंपनी ने आधुनिक हार्डवेयर पर सिमुलेशन को सुविधाजनक बनाने के लिए अनुकूलित एल्गोरिदम विकसित किए हैं।

फ्रूट फ्लाइज़ क्यों महत्वपूर्ण हैं

फ्रूट फ्लाई लंबे समय से न्यूरोसाइंस में एक मॉडल जीव के रूप में मूल्यवान है, इसके अपेक्षाकृत सरल तंत्रिका तंत्र के लिए जो फिर भी व्यवहार की एक समृद्ध प्रतिभा का समर्थन करता है। मानव मस्तिष्क में पाए जाने वाले लगभग 86 बिलियन की तुलना में केवल 125,000 न्यूरॉन्स के साथ, फ्रूट फ्लाई पूर्ण-मस्तिष्क एमुलेशन के लिए एक प्रबंधनीय लक्ष्य का प्रतिनिधित्व करता है और दिलचस्प व्यवहार उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त जटिल है।

फ्रूट फ्लाइज़ प्रदर्शित करते हैं की मुख्य व्यवहार में शामिल हैं:

  • जटिल उड़ान पैटर्न और नेविगेशन
  • सीखना और स्मृति निर्माण
  • संभोग अनुष्ठान सहित सामाजिक व्यवहार
  • अनिश्चितता के तहत निर्णय लेना
  • सर्कैडियन लय विनियमन

यदि Eon Systems का एमुलेशन इन व्यवहारों के कम से कम एक सबसेट को विश्वस्ततापूर्वक पुनरुत्पादित कर सकता है, तो यह कनेक्टोम डेटा का उपयोग करके कार्यात्मक मस्तिष्क सिमुलेशन बनाने के दृष्टिकोण को मान्य करेगा और अधिक जटिल जीवों के एमुलेशन के लिए दरवाजा खोलेगा।

AI और न्यूरोसाइंस के लिए निहितार्थ

यह उपलब्धि न्यूरोसाइंस और कृत्रिम बुद्धिमत्ता के चौराहे पर बैठता है। जबकि बड़े भाषा मॉडल जैसी आधुनिक AI प्रणालियां जैविक तंत्रिका नेटवर्क से काफी भिन्न सिद्धांतों पर काम करती हैं, पूर्ण-मस्तिष्क एमुलेशन जैविक बुद्धिमत्ता के वास्तविक कम्प्यूटेशनल सबस्ट्रेट को प्रतिकृति करने का प्रयास करके एक मौलिक रूप से अलग दृष्टिकोण लेता है।

मस्तिष्क एमुलेशन के समर्थकों का तर्क है कि यह अंततः AI प्रणालियों को जन्म दे सकता है जो जैविक मस्तिष्क की लचीलापन, दक्षता और मजबूती प्रदर्शित करते हैं। उदाहरण के लिए, एक फ्रूट फ्लाई मस्तिष्क वाट की एक अंश पर काम करता है जबकि परिष्कृत संवेदी प्रसंस्करण और मोटर नियंत्रण को निष्पादित करता है जो इंजीनियर की गई प्रणालियों के लिए अभी भी चुनौतीपूर्ण है।

न्यूरोसाइंस के लिए, एमुलेशन मस्तिष्क समारोह के बारे में परिकल्पनाओं का परीक्षण करने के लिए एक शक्तिशाली नया उपकरण प्रदान करता है। शोधकर्ता सिमुलेशन में अलग-अलग न्यूरॉन्स या कनेक्शन में हेरफेर कर सकते हैं और व्यवहार पर प्रभाव का अवलोकन कर सकते हैं, ऐसे प्रयोग जो जीवित जानवरों पर करना अत्यंत कठिन या असंभव होगा।

संशयवाद और चुनौतियां

घोषणा को वैज्ञानिक समुदाय में उत्साह और संशयवाद दोनों के साथ मिला है। कुछ शोधकर्ताओं ने सवाल उठाया है कि क्या देखे गए व्यवहार वास्तव में तंत्रिका सिमुलेशन से उत्पन्न होते हैं या आभासी शरीर को लागू करने के तरीके की कलाकृतियां हैं। दूसरों ने इंगित किया है कि एक कनेक्टोम अकेले सभी प्रासंगिक जीव विज्ञान को कैप्चर नहीं कर सकता है, क्योंकि न्यूरोमॉड्यूलेशन, ग्लियल सेल गतिविधि और आणविक संकेत भी मस्तिष्क के कार्य में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

Eon Systems ने कहा है कि वह सहकर्मी समीक्षा के लिए विस्तृत परिणाम प्रकाशित करने की योजना बना रहा है, जो वैज्ञानिक समुदाय को दावों का कठोरता से मूल्यांकन करने की अनुमति देगा। कंपनी ने यह भी संकेत दिया है कि वह फ्रूट फ्लाई एमुलेशन को बड़े और अधिक जटिल मस्तिष्क के एमुलेशन के लिए एक सीढ़ी के रूप में देखता है, हालांकि कम्प्यूटेशनल आवश्यकताएं मस्तिष्क के आकार के साथ नाटकीय रूप से स्केल करती हैं।

आगे का रास्ता

यदि सत्यापित किया जाता है, तो Eon Systems की उपलब्धि जैविक बुद्धिमत्ता को समझने और दोहराने के लिए दशकों के प्रयास में एक सच्ची मील का पत्थर का प्रतिनिधित्व करेगी। एक फ्रूट फ्लाई मस्तिष्क और एक मानव मस्तिष्क के बीच की खाई विशाल रहती है, लेकिन यह प्रदर्शित करना कि पूर्ण-मस्तिष्क एमुलेशन सार्थक व्यवहार उत्पन्न कर सकता है, एक आवश्यक पहला कदम है। यह काम तंत्रिका विज्ञान, कंप्यूटर विज्ञान और AI के बढ़ते अभिसरण को भी उजागर करता है, एक प्रवृत्ति जो आने वाले वर्षों में तेजी से नाटकीय परिणाम प्रदान करने की संभावना है।

यह लेख The Decoder की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें।