Cérebro digital pode ajudar a construir computadores cerebrais

Hoje, é necessária a potência total de um computador portátil para simular o comportamento de um único neurônio.
[Imagem: Mary Moye-Rowley]

Está começando na Europa um gigantesco projeto que pretende revolucionar nossa compreensão do cérebro humano e criar um "cérebro digital".

Cientistas de 135 instituições estão participando do Projeto Cérebro Humano (HBP - Human Brain Project), que deverá durar 10 anos.

Além de desenvolver a tecnologia necessária para criar um computador que simule o funcionamento do cérebro, o projeto pretende construir um banco de dados que reunirá milhares de estudos publicados anualmente no campo da neurociência.

Aprendendo sobre o cérebro

"Devemos começar a compreender o que torna o cérebro humano único, os mecanismos básicos por trás da cognição e do comportamento e como diagnosticar objetivamente doenças cerebrais", disse Henry Markram, diretor do HBP na Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL), na Suíça.

Segundo ele, o objetivo é construir novas tecnologias inspiradas na forma como o cérebro "computa".

Os cientistas envolvidos dizem que as tecnologias atuais de computação não são suficientes para simular funções cerebrais complexas. Mas dentro de uma década, supercomputadores deverão ser poderosos o suficiente para criar uma primeira simulação do cérebro humano - ainda que em versão "rascunho".

Paralelamente, será preciso desenvolver computadores com maior capacidade de memória para processar as vastas quantidades de informação que serão geradas.

O Projeto Cérebro Humano pode ser visto como um equivalente, na neurociência, ao Projeto Genoma Humano, que envolveu milhares de cientistas de todo o mundo trabalhando juntos para sequenciar nosso código genético. Aquele estudo levou mais de uma década e custou vários bilhões de dólares.

Mas, enquanto o Projeto Genoma mapeou cada uma das três bilhões de bases químicas que compõem o nosso DNA, o Projeto Cérebro Humano - que vai custar em torno de US$ 1,6 bilhão - não se propõe a mapear todo o cérebro humano.

Com cerca de 100 bilhões de neurônios (células nervosas) e 100 trilhões de conexões sinápticas, nosso cérebro é complexo demais.

Então, a ideia é criar várias simulações por computador.

Computadores neuromórficos

Computadores são excelentes para fazer operações simples com rapidez. São capazes de fazer cálculos matemáticos, por exemplo, com muito maior velocidade do que o homem. O cérebro, no entanto, é muito mais eficiente quando se trata de realizar tarefas que envolvem compreensão e aprendizado.

Os chamados supercomputadores estão ficando cada vez mais rápidos. Os maiores possuem velocidades de processamento medidas em petaflops, ou 1.000 trilhões de operações por segundo (a sigla Flops quer dizer Floating Point Operations per Second).

Desvendar o segredo do aprendizado - os cientistas acreditam - traria vastos benefícios para a tecnologia da informação, resultando em computadores neuromórficos, ou seja, máquinas capazes de "aprender", como o cérebro humano.

"Com esse conhecimento, poderíamos produzir chips de computador com habilidades cognitivas específicas que imitam o cérebro humano. Por exemplo, com habilidade de analisar multidões, ou de tomar decisões a partir de vastas quantidades de informações complexas", disse Markram.

Esses cérebros digitais também permitiriam que pesquisadores comparassem, usando modelos computadorizados, cérebros saudáveis e doentes.

1% do cérebro

Enquanto isso, cientistas da Universidade de Manchester, na Inglaterra, estão construindo um modelo de computador que simulará cerca de 1% da função cerebral.

O projeto SpiNNaker é liderado por Steve Furber, um pioneiro da indústria da computação.

"Passei minha carreira construindo computadores convencionais e vi seu desempenho crescer espetacularmente", disse Furber. "Ainda assim, eles têm dificuldade de fazer coisas que os seres humanos fazem instintivamente. Até bebês pequenos conseguem reconhecer suas mães, mas programar um computador para reconhecer uma pessoa em particular é possível, mas muito difícil".