Mappare 1 mm cubo di cervello ha richiesto 1.4 petabyte di spazio di archiviazione

Un recente tentativo di mappare completamente un semplice millimetro cubo di cervello umano ha occupato 1,4 petabyte di spazio di archiviazione solo nelle immagini del campione.

Mappare tutto il cervello umano

Un lavoro di collaborazione tra ricercatori di Harvard ed esperti di intelligenza artificiale di Google ha fatto il tuffo più profondo nella mappatura neurale con la recente imaging e mappatura completa del campione di cervello, facendo scoperte sconcertanti e utilizzando una tecnologia incredibile.

È stato valutato quanto costerebbe estendere questo esperimento all’intero cervello, e la scala è incredibilmente grande: 1,6 zettabyte di spazio di archiviazione che costa 50 miliardi di dollari e si estende su 56,656 ettari, rendendolo il più grande data center del pianeta.

Lo studio ha prodotto statistiche interessanti. Per immaginare un cervello umano, i ricercatori hanno dovuto utilizzare la tecnologia di apprendimento automatico di Google, riducendo i tempi stimati di realizzazione del progetto.

Lo studio

Gli scienziati hanno prima tagliato il campione in wafer di 5.000 ordini di grandezza più sottili dei capelli umani. Sono state scattate immagini al microscopio elettronico di ciascuna fetta, che è stata ricombinata per contare circa 50.000 cellule e 150 milioni di sinapsi, i punti di connessione in cui i neuroni si incontrano e interagiscono.

Per ricombinare queste immagini e mappare accuratamente le fibre e le cellule, è stato necessario utilizzare la tecnologia di imaging AI di Google, elaborando digitalmente i percorsi del cervello.

Le immagini sintetizzate hanno rivelato molti segreti interessanti sul cervello che prima erano totalmente sconosciuti: alcuni gruppi di cellule crescevano in immagini speculari l’uno dell’altro, un neurone è stato trovato con oltre 5.000 punti di connessione ad altri neuroni e alcuni assoni (estremità dei nervi che trasportano il segnale) si erano arrotolati strettamente a forma di gomitoli per ragioni totalmente sconosciute.

Jeff Lichtman, Professore di Harvard, ha dichiarato riguardo al progetto: “Abbiamo trovato molte cose in questo set di dati che non si trovano nei libri di testo. Non capiamo queste cose, ma posso dirvi che suggeriscono che c’è un abisso tra quello che noi sappiamo già e cosa dobbiamo sapere”.

Per contestualizzare le dimensioni del campione di cervello e i dati raccolti da esso, dobbiamo entrare in un flusso di numeri importante. Il millimetro cubo di materia cerebrale è solo un milionesimo delle dimensioni di un cervello umano adulto, eppure le scansioni delle immagini e la mappa completa delle sue complessità comprendono 1,4 petabyte, ovvero 1,4 milioni di gigabyte.

Se oggi qualcuno utilizzasse l’approccio di Google/Harvard per mappare un intero cervello umano, le scansioni riempirebbero 1,6 zettabyte di spazio di archiviazione.

Portando oltre questa logistica, archiviare 1,6 zettabyte sui dischi rigidi consumer più economici (ipotizzando 0,03 dollari per GB) costerebbe la bella cifra di 48 miliardi di dollari, e questo senza alcuna ridondanza.

Il prezzo di 48 miliardi di dollari non tiene conto del costo dell’hardware del server per l’installazione delle unità, della rete, del raffreddamento, dell’alimentazione e del tetto da installare su questo potenziale data center.

Anche il tetto in questione dovrà essere solido. Supponendo che i rack di server completi contengano 1,8 PB, la serie di rack necessari per archiviare l’immagine completa di un cervello umano coprirebbe oltre 56,656 ettari se messi insieme il più strettamente possibile.

Questa impronta da sola, senza alcuna infrastruttura, renderebbe Google il proprietario di uno dei 10 data center più grandi del mondo, avvicinandosi (se non raggiungendo) addirittura la portata del data center AI da 100 miliardi di dollari pianificato da Microsoft e OpenAI.

Conclusioni

Tutto questo per dire che il cervello umano è un’opera d’arte incredibilmente densa e molto intelligente, e l’atto di mapparlo sarebbe allo stesso tempo incredibilmente costoso (non abbiamo nemmeno iniziato a immaginare quanto tempo ci vorrebbe) e probabilmente insensato.

Solo perché la mappatura è stata effettuata non significa che gli scienziati saprebbero cosa fare con le mappe, poiché solo il milionesimo pezzo di cervello che è stato mappato porrà domande ai ricercatori probabilmente negli anni a venire.

Per fortuna, a quanto pare non abbiamo bisogno di sapere tutto sul cervello per iniziare a intrometterci: Neuralink di Elon Musk ha iniziato a essere distribuito ai primi utenti.