藍腦計畫

藍腦計畫（）嘗試利用分子層級的哺乳類腦部逆向工程建立一個電腦模擬腦。該計畫於2005年5月由瑞士洛桑聯邦理工學院腦與心理研究所（EPFL）在瑞士成立，其任務是利用生物學數據重建和哺乳動物大腦模擬（腦模擬）來識別大腦結構和功能在健康和疾病的基本原則。

該計畫由創始人亨利·马克拉姆領導，他也是歐洲人腦計畫的負責人，由Felix Schürmann和Sean Hill共同執導。本計畫使用藍色基因超級電腦運行Michael Hines的，電腦模擬並不僅是包括人工神經網路模型，也包括生物過程的真實神經元模型Graham-Rowe, Duncan. "Mission to build a simulated brain begins" , NewScientist, June 2005.Palmer, Jason. Simulated brain closer to thought , BBC News.，和一個經驗重建模型连接组（connectome）。這個計畫希望最終能夠揭开意識的本質。

目前已經有一些相關的子計畫領域，包括卡哈爾藍腦（Cajal Blue Brain (Spain)），它是由马德里理工大学的（CeSViMa）所主控，其它子系畫則由英國、美國和以色列的大學以及獨立實驗室所執行。

 目標 
該計畫的最初目標於2006年12月完成，模擬了老鼠的新皮層柱，一些研究人員認為這是新皮層最小的功能單位Author: Rakic, P.  | Journal: National Academy of Sciences |105[34] | pp: 12099-12100 |  web: http://www.pnas.org/content/105/34/12099.full ，這被認為是負責意識思維等高級功能。在人類中，每個柱體長約2毫米(0.079英吋) ，直徑0.5毫米(0.020英吋) ，包含約60,000個神經元。 大鼠新皮層柱在結構上非常相似，但只包含10000個神經元和108個突觸。 在1995年到2005年間，馬克拉姆對這個柱描繪了神經元類型以及它們之間的連接。

 進度 
2007年11月，該計畫報告了第一階段的結束，發表了一個用於創建、驗證和研究新皮層柱的數據驅動過程。

到2005年，第一個細胞模型完成。到2008年，建成了第一個由10000個細胞組成的人工細胞新皮層柱。截至2011年7月，已建成100個新皮層柱組成的細胞中央環路（mesocircuit），包含100萬個細胞。 在2014年計劃了一個細胞的老鼠大腦模型，包含100個中央環路，共計1億個細胞。據預測，建成人類大腦將在2023年成為可能，其細胞數量相當於1000個老鼠大腦，細胞總數將達到1000億個。

2005年，該計畫將其初步成果發表在科學文獻上，旨在一個分子水平上建立模擬，從而研究基因表現的影響。它還旨在簡化柱的模擬，允許平行模擬大量連接的柱，最終模擬完整的新皮層，而人類的新皮層由大約100萬個皮層柱組成。

2015年，瑞士洛桑聯邦理工學院（Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL）的科學家們建立了一個定量模型，揭示了先前未知的膠質細胞、星形膠質細胞和神經元之間的關係。該模型透過神經膠質血管單元（NGV）的功能來描述大腦的能量管理。另外將一層神經膠質細胞加入藍腦計畫模型中，以改善系統的功能。Multi-timescale Modeling of Activity-Dependent Metabolic Coupling in the Neuron-Glia-Vasculature Ensemble. PLOS Computational Biology, 2015. http://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1004036 

2017年，“藍腦計劃”發現，之間存在多達11個面向的聯繫。該計畫負責人表示，在一定程度上，我們很難理解大腦，部分是因為通常用於研究網路的數學方法無法探測到那麼多面向。藍腦計畫能夠利用代數拓撲"Blue Brain Team Discovers a Multi-Dimensional Universe in Brain Networks" . Frontiers Science News, June 12, 2017.對這些網路進行建模。

據《科學日報》報導，2018年，“藍腦計劃”發布了首個數位3D腦細胞圖譜，這就像是「從手繪地圖到谷歌地球」，提供了大腦737個區域的主要細胞類型、數量和位置資訊。

2019年，參與「藍腦」計畫的計算神經科學家伊丹·塞格夫（Idan Segev）發表了一場題為《計算機中的大腦:我從模擬大腦中學到了什麼》（Brain In the computer: what I did I learn from the Brain）的演講，他提到完整的老鼠大腦皮層的研究已經完成，即將開始進行虛擬腦電圖的實驗。他還提到，這個模型對他們當時正在使用的超級電腦來說，實在過於沉重，因此他們正在探索將每個神經元都表示為一個神經網路的方法。

2022年，藍腦計畫的科學家們利用代數拓撲開發了「拓撲神經元合成」演算法，僅使用少量範例便可產生大量獨特的細胞，合成出數百萬個獨特的神經元形態，這使他們能夠複製大腦的健康狀態和不健全狀態。在一篇論文中，Kenari等人能夠使用這個演算法以數位方式合成老鼠大腦中的樹突形態，他們僅使用了少量參考細胞就對整個大腦區域進行了測繪。由於該演算法開源，這將有助於建立大腦疾病的模型，而且最終可能會產生數位化的孿生大腦。Blue Brain builds neurons with mathematics  Kate Mullins, EPFL news. June 4th, 2022

 相關題目 
 人工智慧
人工神經網路
 認知科學
 神經資訊學
腦科學計畫
谷歌大脑
人腦計畫(HBT)
人類連接組計畫(HCT)

 參照 

 參考 

 IBM Aims To Simulate A Brain , Forbes, 6 June 2005.
 Mission to build a simulated brain begins, [New Scientist] News, 6 June 2005.
 Blue Brain Project site, Lausanne.
 .
 NCS documentation.
 NEURON documentation .
 亨利·马克拉姆, "The Blue Brain Project", Nature Reviews Neuroscience, 7:153-160, 2006 February. PMID 16429124.
 Growing a Brain in Switzerland , Der Spiegel, 7 February 2007
  Out of the Blue -- Can a thinking, remembering, decision-making, biologically accurate brain be built from a supercomputer?, Seed Magazine, March 2008
 Reconstructing the Heart of Mammalian Intelligence  Henry Markram's Lecture, March 4, 2008.
 The Blue Brain Project  Henry Markram's Lecture, Neuro Informatics 2008.
 The Blue Brain Project   an Interview with Idan Segev.
 Simulated brain closer to thought   BBC News 22 April 2009
 Firing Up the Blue Brain -"We Are 10 Years Away From a Functional Artificial Human Brain" Luke McKinney, July 2009
Henry Markram builds a brain in a supercomputer  TED Conference. July 2009
Indian startup to help copy your brain on computers  Silicon India. 1 February 2010

 外部連結 
 Blue Brain Project 
 Blue Brain: Year One documentary 

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