Giải mã bí mật của bộ não với GPU NVIDIA Tesla

Forschungszentrum Jülich tại Đức là viện nghiên cứu đa ngành quy mô lớn, tập trung tìm giải pháp tác động trực tiếp vào đời sống xã hội về các lĩnh vực như sức khoẻ, năng lượng và công nghệ thông tin.

Forschungszentrum Jülich hiện có trung tâm siêu máy tính Jülich, là một trong những nguồn lực tính toán mạnh nhất tại châu Âu hiện nay, giúp các nhà khoa học và kỹ sư khắp thế giới giải quyết được những vấn đề tính toán phức tạp trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Ngành thần kinh học hiện là một trong những lĩnh vực quan trọng của trung tâm này. Tại đây, các nhà khoa học hiện đưa ra được một cách tiếp cận mới đến bộ não người, nhằm tìm ra giải pháp chữa được một số bệnh về thần kinh.

Chứng tự kỉ, các bệnh xơ cứng và bệnh Alzheimer là những bệnh liên quan nhiều nhất đến hệ thần kinh, hiện gây tác hại trên hàng triệu người trên thế giới. Hiện cũng đã có một số nghiên cứu phát hiện và chữa trị được một phần nào các chứng bệnh trên nhưng các nhà nghiên cứu vẫn phải cần tiếp tục đưa ra cách chữa trị mới hữu hiệu hơn.

Khai phá được những bí ẩn phía sau bộ não con người và những triệu chứng bất thường của não đòi hỏi các nhà nghiên cứu phải hiểu được thấu đáu kiến trúc và phương thức vận hàng bên trong não người. Vì não người là một hệ thống khép kín,chứa đến 100 tỉ nơ-ron thần kinh với các đa liên kết vừa ngắn, vừa dài ở từng nơ-ron trên khắp các vùng não.

Có một cách để nghiên cứu cấu trúc và chức năng của bộ não là pháp triển các mô hình giả lập. Tuy nhiên, để tạo được một mô hình như thực với mức chính xác từng chi tiết là quy trình vô cùng phức tạp và rắc rối, đòi hỏi nguồn lực tính toán của hệ thống rất nhiều.

Ảnh chụp cắt lớp sẽ là dữ kiện quan trọng trong việc dựng hình 3D não bộ.

Các nhà nghiên cứu tại trung tâm thần kinh học và dược liêu tại viện nghiên cứu Forschungszentrum Jülich (INM-1) đã đưa ra một cách tiếp cận độc đáo khi tạo được một mô hình não người rất chi tiết bằng cách kết hợp một số lượng tập dữ liệu cực lớn. Những dữ liệu này gồm hình ảnh của các vùng não khác nhau thu thập được và các hình ảnh cộng hưởng từ.

Họ cũng tận dụng hình ảnh từ kỹ thuật tạo ảnh ánh sáng phân cực3D (3D-PLI) do INM-1 phát triển, cung cấp được các thông tin chi tiết về phương hướng và góc độ của dây thần kinh trong não với độ chính xác nhỏ hơn milimet.

INM-1 tận dụng các siêu máy tính chạy nền tảng GPU để tạo mô hình não bộ này, gồm hệ thống Jülich Dedicated GPU Envỉonment (JuDGE) chạy với GPU NVIDIA Tesla.
GPU giúp các nhà nghiên cứu tăng tốc độ dựng mô hình các vùng của não nhanh hơn 50 lần so với trước và dựng hình mô hình với độ nét cao, chính xác về cấu trúc và gần như thực.

Một khi được phát triển hoàn chỉnh, mô hình 3D về não bộ con người sẽ cho phép các nhà nghiên cứu có thể thấy được chi tiết kiến trúc của bộ não, các chức năng của từng vùng não và các đa liên kết trong từng nơ-ron, là công cụ rất hữu hiệu cho ngành thần kinh học.
Với hy vọng trong tương lai, các bệnh về thần kinh sẽ sớm có được liệu pháp chữa trị hiệu quả. Jülich có kế hoạch phổ biến các phát hiện mới về não bộ và họ cũng sẽ dựa trên kiến trúc tăng tốc GPU trong các lĩnh vực nghiên cứu khoa học khác.

Theo thegioitinhoc.vn