Niemieccy naukowcy odkryją tajemnice ludzkiego umysłu za pomocą procesorów graficznych NVIDIA

Firma NVIDIA poinformowała dziś, że jej procesory graficzne będą wykorzystywane do przyspieszenia zaawansowanych badań neurologicznych ukierunkowanych na poznanie tajemnic ludzkiego mózgu przez naukowców z niemieckiego centrum badawczego Forschungszentrum Jülich mieszącego Centrum Superkomputerowe Jülich, jednego z największych i najpotężniejszych europejskich ośrodków badawczych.

Firma NVIDIA zapowiedziała również rozpoczęcie wieloletniej współpracy z tym ośrodkiem, która ma na celu wykorzystanie nowej generacji procesorów graficznych do przyśpieszenia rozwoju neuronauki oraz takich dziedzin jak astronomia, astrofizyka, materiałoznawstwo, fizyka cząstek elementarnych oraz fałdowanie białek. Wspólna inicjatywa obu organizacji zaowocowała stworzeniem w ośrodku w Jülich „Laboratorium Aplikacji NVIDIA”, przeznaczonego dla europejskiego środowiska naukowego.

Laboratorium umożliwi naukowcom z całej Europy wykorzystanie superkomputerów akcelerowanych procesorami graficznymi poprzez udostępnienie zoptymalizowanych aplikacji naukowych i zapewnienie wsparcia technicznego.

„Centrum Jülich jest jednym z najbardziej wpływowych ośrodków superkomputerowych w Europie. Rozwiązano w nim wiele złożonych problemów naukowych”, powiedział Steve Scott, dyrektor ds. technologii Tesla w firmie NVIDIA. „Nowe laboratorium koncentruje się na przełomowych zaletach procesorów graficznych, które umocnią pozycję tego ośrodka jako jednego z czołowych instytucji naukowych”.

Zaawansowane badania naukowe nad umysłem w Jülich

Neuronauka jest jednym z najbardziej ekscytujących i ważnych obszarów badań w Forschungszentrum Jülich. Centrum przeciera nowe ścieżki w dziedzinie badań neuronaukowych, które mogą przyczynić się do odkrycia przyczyn powstawania oraz do leczenia autyzmu, stwardnienia rozsianego, Alzheimera oraz innych poważnych chorób neurologicznych.

Naukowcy z Instytutu Neuronauki i Medycyny (sekcja INM-1 zajmująca się strukturalną i funkcjonalną organizacją ludzkiego mózgu), również w Forschungszentrum Jülich, wykorzystują procesory graficzneNVIDIA® Tesla® przyspieszając nawet 50 razy rekonstrukcję histologiczną mózgu niezbędną do stworzenia strukturalnie dokładnego i realistycznego modelu ludzkiego mózgu w wysokiej rozdzielczości. W pełni opracowany model pozwoli naukowcom zajrzeć w głąb architektury mózgu z nieosiągalną wcześniej precyzją oraz poznać funkcje i połączenia ze szczegółowością niedostępną wcześniej dla neurologów.

Aby stworzyć ten model, naukowcy z instytutu INM-1 zebrali przepastną kolekcję danych, w tym obrazy histologiczne (mikroskopowe struktury tkanki), obrazy rezonansu magnetycznego oraz obrazy utworzone za pomocą techniki trójwymiarowego obrazowania świetlnego (3D-PLI) opracowanej w INM-1. Technika 3D-PLI pozwala na uzyskanie informacji o kierunku i nachyleniu połączeń nerwowych mózgu. Do prześledzenia długich połączeń stosowane są algorytmy traktografii, które wymagają zastosowania procesorów graficznych o wysokiej wydajności.

„Zastosowanie techniki 3D-PLI jest jedynym sposobem na otrzymanie bardzo szczegółowych obrazów włókien nerwowych u dorosłych mózgów ludzkich, ale ich odtworzenie i renderowanie w czasie rzeczywistym celem stworzenia pierwszego na świecie mikro-atlasu ludzkiego mózgu jest dużym obliczeniowym wyzwaniem”, powiedziała profesor Katrin Amunts, dyrektor instytutu INM-1. „Wyobraźmy sobie miliardy komórek nerwowych w ludzkim mózgu połączonych ze sobą włóknami. Stworzenie dokładnego modelu ludzkiego mózgu jest bardzo złożonym i skomplikowanym zadaniem”.

Centrum Jülich zamierza wykorzystać doświadczenie nabyte podczas prowadzenia badań neuronaukowych dla Laboratorium Aplikacji NVIDIA, tworząc nowe projekty badań akcelerowanych przez procesory graficzne w innych dziedzinach naukowych.

Nowe możliwości dla setek europejskich naukowców — Laboratorium Aplikacji NVIDIA

Otwierając swe podwoje w tym miesiącu, Laboratorium Aplikacji NVIDIA, umożliwi setkom naukowców z całej Europy, w tym również członkom organizacji obliczeń wysokowydajnych PRACE skorzystaniez systemów akcelerowanych przez procesory graficzne, które zostały zainstalowane w Centrum Superkomputerowym Jülich, a także ze zoptymalizowanych aplikacji naukowych oraz wsparcia technicznego.

„Nowa pracownia usprawni proces konfigurowania i optymalizowania zarówno nowych, jak i istniejących aplikacji naukowych wykorzystujących procesory graficzne”, powiedział profesor Thomas Lippert, dyrektor Centrum Superkomputerowego Jülich. „Dzięki temu porozumieniu setki europejskich naukowców otrzymają łatwiejszy dostęp do rewolucyjnej mocy obliczeń na procesorach graficznych, które przyśpieszą wszystkie rodzaje badań.”

Naukowcy z i spoza centrum Jülich mają do dyspozycji superkomputery akcelerowane przez procesory graficzne, w tym 206-węzłowy system Jülich Dedicated GPU Environment (JuDGE), wyposażony wprocesory graficzne NVIDIA Tesla, które zapewniają 240 teraflopy wydajności szczytowej.