スーパーコンピューターの計算能力が人間の脳全体をシミュレートできる水準に到達したことを示す最新研究についての解説である。過去の失敗に終わったHuman Brain Projectとは異なり、新たな並列処理手法により次世代スーパーコンピューターJupiterで約200億のニューロンをシミュレート可能となり、人間の脳の800億ニューロンに迫る水準を実現できる見通しが示されている。ただし完全なコネクトームマップが存在しないこと、訓練方法の課題、そして意識を持つシミュレーションの倫理的問題など、技術的・哲学的な課題も残されている。
人間の脳シミュレーションが現実に
スーパーコンピューターは今や人間の脳全体をシミュレートできるほど強力になっています。SF映画の話に聞こえるかもしれませんが、これは科学者たちが最近の論文で実証したことなのです。
過去にも同じような試みがあって、成功しなかったのではないかって?ある意味ではその通りです。でも今回は違うんです。
コンピューターは飛躍的な進歩を遂げ、科学者たちは人間の脳の機能を計算するためのより良い方法を見つけ出しました。どうやって?そして、たとえ人間の脳をシミュレートできたとしても、本当にそうすべきなのでしょうか?この問題を詳しく見ていきましょう。
AIのニューラルネットワークと本物の脳の違い
現在のAIモデルはコンピューターコードを使って「ニューラルネットワーク」をシミュレートしていますが、これは実際の脳内のニューロンの機能にヒントを得たものです。
しかし、これらのAIは現実からはかけ離れています。主な違いは、おそらく本物の脳が機能面で極めて分化していて、異なるタスクに特化した領域があるという点にあります。
科学者たちは何十年もの間、本物の「ニューラルネットワーク」の機能をコンピューター上で再現しようと試みてきました。
小さな生物から始まったシミュレーションの歴史
すべては小さな線虫から始まりました。この線虫の脳には約300個のニューロンがあります。初期のシミュレーションでは、線虫の単純な動きを再現することができました。
2023年までに、科学と技術は十分に進歩し、約14万個のニューロンを持つショウジョウバエの脳を完全にシミュレートできるようになりました。
一方、Allen Institute for Brain Scienceは、スーパーコンピューター上でマウスの脳のシミュレーションに取り組んできました。マウスの脳全体には約7000万個のニューロンがあります。現在、彼らは約1000万個をシミュレートしていて、日本のスーパーコンピューターで処理を行っています。
画期的な新手法による飛躍的進歩
新しい論文では、人間の脳をシミュレートする能力にほぼ到達する、巨大で急速な飛躍を表す新しい方法が説明されています。人間の脳には約800億個のニューロンがあります。
論文には、彼らの新しい方法により「2×10の10乗個のニューロン規模のネットワーク…が次世代エクサスケールスーパーコンピューターJupiterでのアプローチによって達成可能」と書かれています。これは次世代スーパーコンピューターで200億個のニューロンを意味します。
したがって、次世代のスーパーコンピューターが人間の脳全体をシミュレートできるようになることが期待できるのです。
革新的な並列処理アプローチ
この新しい方法は何から成り立っているのでしょうか?基本的に、大規模なニューラルネットワークが現在シミュレートされている方法におけるボトルネックを取り除いたのです。
従来の方法では、ネットワーク全体を計算クラスター全体にインスタンス化していました。新しい方法では、数十万個のニューロンを各GPUに割り当て、各GPUにそれらを処理させ、その後GPUを接続するのです。
言い換えれば、これは大規模な並列かつローカルなアプローチであり、膨大な量の情報転送を回避します。つまり、計算効率が格段に高いのです。
具体的な計算能力
計算はかなりシンプルです。より詳しく言うと、単一のNVIDIA A100 GPUが約22万5000個のニューロンを処理できると推定されています。
イタリアのスーパーコンピューターLeonardoは約1万4000個のGPUを搭載しており、数十億個のニューロンを処理できることになります。
Jupiterは現在ドイツのユーリッヒで開発中の新しいスーパーコンピュータークラスターで、各GPUが約80万個のニューロンを処理でき、合計で約200億個に達します。
過去のHuman Brain Projectの教訓
巨大に聞こえますが、ちょっと待ってください。10年ほど前に似たようなプロジェクトがありませんでしたか?
はい、Human Brain Projectがありました。国際的な取り組みでしたが、EUを中心としたものでした。
このプロジェクトは2013年から2023年まで実施され、10億ユーロを超える資金を受け取り、デジタル人間脳の構築を目指していました。数百万個のニューロンをシミュレートすることが目標でしたが、大失敗に終わりました。
プロジェクトの責任者たちは脳の一部をシミュレートするという野心的な意図を持っていましたが、それが何の役に立つのかが完全には明確ではありませんでした。
実際、神経科学者たちは特定の脳領域で起こるプロセスをより具体的に研究したいと考えていました。これが科学コミュニティに深い亀裂を生み、結局、一連の報告書以外にはあまり成果が出ませんでした。
新しい論文の著者の何人かは、以前のHuman Brain Projectのソフトウェア開発にも携わっていました。
今回の試みの違いと意義
では、今回は何が違うのでしょうか?簡単に言えば、より多くのニューロンと、より少ない神経科学者です。
私が思うに、これらの人々は単純に人間の脳をシミュレートして、その動作を観察したいのだと思います。それをどう活用するかについての具体的な計画はありません。そして正直なところ、私はこのようなプロジェクトの意義を完全に理解できます。
シミュレーションの限界と課題
このようなシミュレーションは私たちに何をもたらすのでしょうか?正直に言うとわかりませんが、それがもたらさないことについていくつか話すことはできます。
実際のところ、私たちはコネクトームと呼ばれる人間のニューラルネットワークの正確なマップを持っていません。したがって、人間の脳がどのような構造なのかわからないため、完全な人間の脳を構築することはできません。
まずそれを作成しないことには、コンピューターシミュレーションはせいぜい脳がどのように接続されているかについての仮説に過ぎず、どれだけのことができるかは完全には明らかではありません。
もう一つの問題は、このような人工人間脳を「訓練」することが難しいということです。なぜなら、まず入力を神経信号に変換する方法を理解する必要があるからです。これについて何かは知っていますが、大まかな概要に過ぎません。
倫理的な問題
そして道徳的な問題があります。人間の脳をシミュレートすべきなのでしょうか?もしそれが本当に考えたらどうなるのか?もし苦しんだら?そして欧州委員会がそれをシャットダウンすることを許可しないと言って、ドイツ唯一のスーパーコンピュータークラスターをブロックしたらどうなるのか?
個人的には、やる価値があると思います。ヨーロッパには少なくとも一つ機能する脳があることを証明できるでしょうから。
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