アルゴンヌ国立研究所の科学者たちが、脳の構造と接続を明らかにするプロジェクトを進行中です。 このプロジェクトは、数学とコンピュータ科学部門のシニアコンピュータ科学者ニコラ・フェリエが率いており、リーダーシップ・コンピューティング施設のトーマス・ウラムも関与しています。
脳は約800億のニューロンから成り、それぞれが1万個の他のニューロンに接続されています。 このような複雑なネットワークを完全に理解することは、科学者たちにとって大きな挑戦です。 現在のプロジェクトは、非常に小さな脳組織のサンプルを使って研究を進めています。
この組織のサンプルは1立方ミリメートルのサイズで、電子顕微鏡で詳細にイメージ化されます。 その後、Googleが開発した「Flood-Filling Network (FFN)」というニューラルネットワークを使って、ニューロンを分離し、接続を再構築します。 FFNは特殊なタイプの畳み込みニューラルネットワーク（CNN）で、ニューロンのセグメンテーションに特化しています。
しかし、生成されるデータ量は膨大です。 例えば、1立方ミリメートルの脳組織をイメージ化するには、約2ペタバイトのデータが必要です。 ウラム氏によれば、アルゴンヌのスーパーコンピュータ「オーロラ」をフルに使用しても、1立方ミリメートルの組織のセグメンテーションには数日を要します。
このプロセスをスケールアップし、マウスの脳全体（約1立方センチメートル）を再構築するには、約3,000日、つまり約9年以上がかかるとされています。 人間の脳に関しては、そのデータ量はさらに1,000倍になります。 つまり、現在の技術では実現不可能です。
ウラム氏は、将来的にはニューラルネットワークの性能向上とテクノロジーの進化が鍵であると述べています。 これにより、現在期待されている次世代のコンピュータを使い、多くの問題を解決できる可能性があります。
今回のプロジェクトは、脳の接続を理解し、人間の行動や神経変性疾患について新たな知見を提供する可能性を秘めています。 科学者たちの努力が続けば、未来の医療と科学の分野で大きなブレークスルーにつながるでしょう。
これってさ、脳を完全にマッピングすることで、何が変わるんだ？どんなメリットがあるの？
あと、なんでこんなにデータが多い必要があるの？全然わかんないんだけど！
脳を完全にマッピングすることで、人間の行動や疾患の理解が深まり、新しい治療法が見つかる可能性があります。
データが多いのは、脳の構造が非常に細かく複雑だからです。
ユータ、いい質問ですね。
この記事の要点はこうです。
まず、アルゴンヌ国立研究所が脳の構造と接続を解明するプロジェクトを進めています。
このプロジェクトを率いているのは、ニコラ・フェリエとトーマス・ウラムです。
重要な技術はGoogleの「Flood-Filling Network（FFN）」で、非常に小さな脳組織のサンプルを電子顕微鏡でイメージ化し、そのニューロンを分離、接続を再構築します。
しかし、このプロセスは膨大なデータ量が必要であり、現在の技術では人間の脳全体をマッピングすることは不可能です。
これができるようになると、人間の行動や神経変性疾患についての新たな知見が得られ、未来の医療に大きなブレークスルーをもたらす可能性があります。
データが多い理由は、脳が非常に複雑なネットワークを持っているためです。
まとめると、今回のプロジェクトは非常に重要なものであり、将来的な医療への貢献が期待されていますよ。