Con 400 trillones de cálculos por segundo, una supercomputadora logra la mayor simulación de un cerebro

Un equipo internacional de científicos utilizó la supercomputadora Fugaku para crear la simulación de un cerebro más completa hasta la fecha.

Este logro representa un avance notable en la neurociencia computacional, ya que permite estudiar mecanismos y enfermedades del sistema nervioso en un entorno virtual, sin necesidad de recurrir a la experimentación animal.

Fugaku, con su capacidad para procesar más de 400 cuatrillones de operaciones por segundo, se consolida como una herramienta esencial en la investigación científica de vanguardia.

Un hito en simulación cerebral

Aunque el modelo se basa en el cerebro de ratón, su importancia va más allá del ámbito animal, ya que abre la puerta a futuras simulaciones del cerebro humano.

La versatilidad de este gemelo digital permite a los investigadores realizar múltiples experimentos de manera simultánea, algo que no era posible con cerebros reales. Así, es posible analizar los efectos de un fármaco contra el alzhéimer y, al mismo tiempo, examinar la transmisión de convulsiones entre neuronas, todo ello sin causar daño a ningún ser vivo.

La supercomputadora Fugaku, desarrollada por RIKEN y Fujitsu en Japón, destaca por su impresionante potencia de cálculo. Su capacidad para ejecutar más de 400 cuatrillones de operaciones en un solo segundo equivale a una cifra tan elevada que, si una persona intentara contar cada operación en voz alta, necesitaría más de 12.700 millones de años para completar la tarea.

Esta magnitud de procesamiento se logra gracias al ensamblaje de 158.796 nodos, los cuales funcionan como pequeños ordenadores en paralelo.

Fugaku no solo es fundamental para la neurociencia, sino que también se utiliza en campos como la prevención de desastres, la energía, la fabricación y las aplicaciones socioeconómicas, al permitir el análisis de innumerables escenarios y la selección de las mejores soluciones en cada caso.

Tecnologías y aplicaciones de la simulación

El proceso de simulación cerebral se apoyó en el Brain Modeling ToolKit, desarrollado por el Instituto Allen en Washington, que permitió convertir datos biológicos en una reconstrucción digital funcional de la corteza cerebral de ratón.

Para replicar el comportamiento neuronal, los científicos emplearon la herramienta Neulite, capaz de transformar ecuaciones matemáticas en neuronas virtuales que disparan, transmiten señales y se comunican tal como lo hacen las neuronas reales.

La resolución de la enorme cantidad de ecuaciones necesarias para este proceso solo es posible gracias a la potencia de Fugaku.

El resultado es un cerebro digital en el que las sinapsis entre neuronas permiten la transmisión de neurotransmisores y la propagación de señales en forma de ondas, replicando fielmente el funcionamiento de un cerebro biológico.

Esta plataforma posibilita el estudio de diferentes estados cerebrales, como la vigilia, el sueño, el consumo de sustancias o la aparición de enfermedades, simplemente modificando ciertos parámetros en la simulación.

Las aplicaciones de este avance son amplias y prometen transformar la investigación en neurociencia. La posibilidad de experimentar sin dañar animales, junto con la capacidad de realizar pruebas simultáneas y personalizadas, abre nuevas vías para el desarrollo de tratamientos y la comprensión de los mecanismos cerebrales.

Además, este logro anticipa futuras simulaciones del cerebro humano, lo que podría revolucionar el estudio de patologías neurológicas y el diseño de fármacos.

El impacto de los superordenadores como Fugaku trasciende la tecnología. Su contribución a la ciencia y la sociedad se refleja en ejemplos como este, donde la frontera entre la computación y la biología se difumina para ofrecer soluciones innovadoras a desafíos complejos.