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Uso del Big Data en el modelo digital más visionario del cerebro humano: el Human Brain Project (HBP)


, el 11 Febrero 2018 | Leído 403 veces

Se trata del más ambicioso y visionario proyecto financiado por la Unión Europea, el denominado Human Brain Project (HBP). Este proyecto define como uno de sus objetivos, simular tecnológicamente el funcionamiento del cerebro humano, y así: acelerar el proceso científico de su entendimiento, desarrollar significativos avances en el área de la medicina y la neurociencia para curar enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer o el Parkinson, y finalmente, inspirar el futuro de la informática.



Analítica de datos inspirada en el cerebro humano

El Human Brain Project (HBP), estudia la más compleja y misteriosa "máquina" que existe, el cerebro humano. La idea es "simple" pero desafiante: simular y reconstruir digitalmente el cerebro. La razón científica de que dicho modelo digital sea posible, obedece a que el cerebro es un sistema exquisitamente bien organizado por partes, y entre más organizado es un sistema, mayores son las oportunidades de descubrir y entender cómo está conformada su estructura (86 billones de neuronas).

Mediante el uso de supercomputadores, el HBP está creando una plataforma informática única basada en experimentos virtuales corporativos en el cloud, en Big Data Analytics, y en el modelado y simulación realística de todos los niveles de la organización cerebral. Más de 500 científicos e investigadores europeos pueden acceder a toda esta infraestructura de hardware y al creciente análisis de los grandes volúmenes de datos, desde sus propios laboratorios y a su vez colaborar con otros laboratorios, en más de 19 países, 87 universidades, 26 centros líderes de investigación. Este grupo multidisciplinario entre neurólogos, científicos de la cognitiva, psicólogos, entre otros profesionales, están dedicados a la observación de las interdependencias cerebrales (trillones de conexiones sinápticas), logrando significativos avances acerca del entendimiento de cómo trabaja cada pieza del cerebro humano y generando atlas cerebrales digitales que provienen de toda la masa de datos analizada por los científicos alrededor de Europa.

Este nuevo enfoque de la exploración de las neuronas y el entendimiento del cerebro y sus enfermedades, es considerado como el proyecto de neurociencia más ambicioso del mundo y está revolucionando la computación de hoy día, ya que todo este conocimiento generado está siendo utilizado tanto para la cura de enfermedades cerebrales como para la construcción de nuevas tecnologías de la computación, los computadores neuro mórficos.

Un proyecto Big Data en la neurociencia, la medicina y la informática

El objetivo de la reconstrucción sistemática de los mapas cerebrales es tratar de entender cada uno de los subsistemas o regiones del cerebro humano y sus parámetros para luego construir objetivamente y simular digitalmente el cerebro humano. Para lograr esto, se ataca el proyecto de Big Data por dos frentes. El primero, es el experimental, que replica todo el trabajo interno del cerebro mediante la recolección de datos provenientes de experimentos realizados por los neurocientíficos, es decir, simulaciones algorítmicas, mediante el uso de ecuaciones matemáticas, para emular las neuronas y modelar las interacciones eléctricas entre ellas. Para lograr mejores resultados de esta representación espacial del cerebro se requieren modelos con altísimos niveles de detalle. Dicha representación requiere zettabytes de información. Un gran desafío en la escala del espacio y del tiempo. Es aquí donde científicos informáticos crean, integran y operan los componentes de hardware y software de la infraestructura de supercomputación, datos y la visualización para ejecutar extensas simulaciones a gran escala y administrar grandes cantidades de datos y flujos de trabajo complejos.

El otro frente de este proyecto de Big Data, es el de la colecta masiva de toda la data real que proviene de pacientes de clínicas y hospitales (como, por ejemplo, imágenes escaneadas del cerebro). Igualmente son enormes las cantidades de datos que se recolectan de estos casos reales. Lo ideal es combinar todos estos datos reales conjuntamente con la data simulada (el frente experimental) y de esta manera entender con más precisión cómo las enfermedades podrían ser tratadas. Mas, sin embargo, la realidad es diferente. El día a día en los congestionados hospitales, el no acceso a la información de los pacientes, o el tiempo que le lleva a los directores de TI de hospitales para proporcionar los datos para el proyecto, son algunos de los inconvenientes de la investigación del HBP. Aquí es vital la participación de los diferentes hospitales de los diferentes países para que sean facilitadores de los datos de los pacientes anonimizados y en sitio. Así se desea lograr un mejor entendimiento del cerebro y el diagnóstico de sus enfermedades para que a futuro se den luces más precisas de cómo tratarlas.

El proyecto HBP que nace en el 2013, con un horizonte a 10 años, se coordina desde suiza y su financiación asciende a mil millones de euros. Está conformado por 6 grandes plataformas que forman el corazón de su infraestructura: Neuroinformática (acceso abierto a datos cerebrales), Simulación Cerebral (replicación de la arquitectura cerebral y su actividad en computadoras), Analítica de alto rendimiento y computación (proporcionando las capacidades informáticas y analíticas requeridas), Informática Médica (acceso a datos de pacientes, identificación de firmas de enfermedades), Computación Neuromórfica (desarrollo de computación inspirada en el cerebro) y Neurorobótica (uso de robots para probar simulaciones cerebrales).




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