Sur un ordinateur portable ou un supercalculateur, les scientifiques qui étudient les réseaux neuronaux ont désormais accès à un simulateur de cerveau amélioré grâce à une infrastructure de recherche numérique paneuropéenne.
Mieux comprendre le fonctionnement du cerveau humain dans toute sa complexité est essentiel pour progresser dans le domaine des neurosciences, de la médecine du cerveau et d’autres domaines technologiques. Pour promouvoir la science du cerveau en Europe, le projet HBP SGA3, financé par l’UE, a mis en place une nouvelle infrastructure de recherche numérique appelée EBRAINS, qui rassemble des données et des outils destinés à soutenir les recherches dans ce domaine. EBRAINS a tout récemment lancé un logiciel amélioré de simulation du cerveau susceptible d’être largement adopté dans les neurosciences et la robotique.
Appelé NEST, abréviation de Neural Simulation Tool, ce logiciel hautement évolutif, qui en est à sa troisième itération (NEST 3), aidera les neuroscientifiques à étudier la dynamique, la taille et la structure de réseaux neuronaux complets. NEST 3 peut être utilisé sur des réseaux de toutes tailles: modèles de traitement de l’information (applicables au cortex visuel ou auditif des mammifères), modèles de dynamique d’activité de réseau (par exemple, réseaux corticaux laminaires ou réseaux aléatoires équilibrés), et modèles d’apprentissage et de plasticité.
NEST 3 cible également différents utilisateurs, des étudiants chercheurs équipés de simples ordinateurs portables aux scientifiques confirmés travaillant sur des supercalculateurs. Le logiciel est même conçu pour s’adapter aux ordinateurs exaflopiques du futur. «NEST est à la fois le principal outil de simulation de réseaux neuronaux axé sur la dynamique des réseaux et un outil de référence dans ce domaine», note le professeur Hans Ekkehard Plesser de l’université norvégienne des sciences de la vie (Norwegian University of Life Sciences, NMBU), partenaire du projet HBP SGA3, dans un article publié sur le site web du Human Brain Project. «La combinaison du simulateur NEST 3, du langage de modélisation NESTML et de l’interface utilisateur NEST Desktop constitue un ensemble d’outils puissants pour les neurosciences de pointe et l’enseignement», poursuit le professeur Plesser, qui est également président de l’initiative NEST et dirige l’équipe d’assistance de haut niveau d’EBRAINS.
En facilitant la construction de modèles de réseaux complexes, NEST 3 aide les spécialistes des sciences du cerveau à être plus productifs. «Avec NEST 3, une seule ligne de code permet de réaliser ce qui nécessitait des dizaines de lignes dans les versions précédentes. Cela permet aux chercheurs d’explorer un large éventail de variantes de modèles et facilite la validation des modèles, contribuant ainsi à une recherche fiable et reproductible», rapporte l’article.En utilisant le langage de modélisation NESTML, il est possible d’écrire des modèles de neurones personnalisés et de concevoir un code efficace en toute simplicité. Spécifique au domaine, ce langage puissant et convivial permet donc aux scientifiques d’étendre aisément NEST avec de nouveaux modèles des cellules nerveuses et de leurs connexions. Cela améliore la qualité de la recherche et facilite le partage des nouveaux modèles avec d’autres scientifiques.
L’application web NEST Desktop évite l’apprentissage d’un nouveau langage de programmation pour utiliser le simulateur NEST 3, tout en enseignant aux utilisateurs à construire et à explorer des réseaux neuronaux. Selon l’article, NEST Desktop a été à l’origine «conçu et testé comme outil d’enseignement» à l’université de Fribourg, partenaire du projet HBP SGA3 (Human Brain Project Specific Grant Agreement 3). Puis, il «a mûri pour devenir un outil de production dans le cadre d’un projet de partenariat du Human Brain Project et il est désormais disponible en ligne sur EBRAINS».
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