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拷貝在我們的生活中似乎是一件再稀松平常不過的事情?？赡闶欠裨胂筮^，我們的大腦，竟然也可以“拷貝”呢？

是的，我們的大腦也可以拷貝。這個(gè)由大腦拷貝出來的孿生兄弟叫做“數(shù)字孿生腦”（DTB）。就像人類大腦的 " 備份 " 或克隆體，科學(xué)家不僅可以用它整合各類生物腦研究結(jié)果，還可以揭示腦機(jī)理、啟發(fā)類腦智能、解鎖所有和腦有關(guān)的疾病。

“數(shù)字孿生大腦”實(shí)現(xiàn)200億脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)全腦計(jì)算模擬

近期，復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院發(fā)表了一項(xiàng)科學(xué)研究成果：基于大算力對(duì)大腦進(jìn)行的復(fù)制和模擬，“數(shù)字孿生大腦”取得了從20億到200億次脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)全腦計(jì)算模擬的突破進(jìn)展，明年有望進(jìn)一步逼近860億，更接近真實(shí)人腦世界?？茖W(xué)家們通過深入解析人腦工作的模式，研究人工智能算法、數(shù)據(jù)、模型，為人工智能發(fā)展的革命性突破提供基礎(chǔ)。

計(jì)算機(jī)模擬平臺(tái)如何構(gòu)建數(shù)字孿生大腦？

生物大腦是由不同功能子區(qū)域交互構(gòu)成的復(fù)雜動(dòng)力系統(tǒng)，分布于多腦區(qū)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)腦功能。復(fù)旦大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院陳波宇博士介紹構(gòu)建數(shù)字孿生大腦主要有兩步: 首先通過微觀的單神經(jīng)元?jiǎng)恿W(xué)模型和宏觀的DTI連接概率信息的整合, 搭建一個(gè)初始化的神經(jīng)元級(jí)別的全腦模型, 并在大規(guī)模算力上有能力對(duì)其進(jìn)行模擬; 然后, 通過用DA同化的方法調(diào)整介觀層面的結(jié)構(gòu)參數(shù), 使得這個(gè)全腦模型的Bold信號(hào)可以擬合學(xué)習(xí)真實(shí)的fMRI信號(hào), 進(jìn)而構(gòu)建出具有預(yù)測(cè)意義的數(shù)字孿生大腦?，F(xiàn)有的DA同化進(jìn)展遵尋從粗糙到精細(xì), 即腦區(qū)->體素->皮層功能柱的路線, 逐步學(xué)習(xí)訓(xùn)練數(shù)字孿生大腦, 使得它的結(jié)構(gòu)能夠符合現(xiàn)有對(duì)大腦觀測(cè)的全部信息。

成人大腦大約有86G神經(jīng)元,總計(jì)約86T的突觸，要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的全腦數(shù)字模擬，需要一個(gè)超大規(guī)模的異構(gòu)計(jì)算模擬平臺(tái)來支撐。曙光計(jì)算服務(wù)憑借多年的行業(yè)積累，構(gòu)建超級(jí)算力互聯(lián)，可提供海量的計(jì)算資源服務(wù)交付能力。計(jì)算中心內(nèi)部采用200Gb Infinband超高速、低延遲網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)模型訓(xùn)練中海量的數(shù)據(jù)傳輸和參數(shù)交互；獨(dú)有的浸沒式液冷相變冷卻技術(shù)，可有效保障計(jì)算模擬平臺(tái)的穩(wěn)定性以及可靠性；為用戶提供芯片，平臺(tái)，應(yīng)用級(jí)調(diào)優(yōu)，提升性能，加速用戶科研創(chuàng)新速度。

腦科學(xué)前沿研究廣闊的應(yīng)用前景

腦科學(xué)是了解人與自然的終極疆域。依托復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院打造的國(guó)際一流的腦與類腦前沿研究平臺(tái)和曙光智算計(jì)算服務(wù)平臺(tái)，基于腦數(shù)據(jù)庫(kù)和算法，可研究多動(dòng)癥和睡眠障礙的聯(lián)系、大腦灰質(zhì)和個(gè)性發(fā)育與醉酒頻率的關(guān)系等問題，并實(shí)現(xiàn)通用人工智能在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的初步應(yīng)用。未來，隨著產(chǎn)學(xué)研合作實(shí)質(zhì)性開展，DTB有望在自動(dòng)駕駛、智能電網(wǎng)、智慧物流、軌道交通、智慧診療等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。

9月9日曙光智算誠(chéng)邀復(fù)旦大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院陳波宇博士分享了《異構(gòu)計(jì)算上的數(shù)字孿生大腦》報(bào)告，回顧探索生物大腦的兩種方式，深入的介紹了在基礎(chǔ)方式研究上，如何用大算力構(gòu)建數(shù)字孿生大腦與類腦智能研究領(lǐng)域面臨的主要挑戰(zhàn)，展望了數(shù)字大腦實(shí)踐應(yīng)用帶來的社會(huì)價(jià)值。

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數(shù)字孿生大腦：計(jì)算機(jī)向大腦秘密的無限逼近