Perkembangan Terbaru dalam Simulasi Otak Manusia
Pengembangan teknologi komputasi yang pesat telah membuka peluang baru dalam memahami cara kerja otak manusia. Kini, superkomputer tercanggih di dunia mampu melakukan simulasi yang melibatkan miliaran neuron sekaligus. Ini merupakan pencapaian besar yang selama ini hanya menjadi teori. Dengan kemampuan tersebut, para peneliti berharap bisa mendapatkan wawasan lebih dalam tentang fungsi otak yang sebelumnya sulit dijangkau melalui eksperimen konvensional.
Sebelumnya, penelitian mengenai otak dilakukan dengan memodelkan bagian-bagian kecil dari otak secara terpisah. Namun, pendekatan ini memiliki keterbatasan besar. Markus Diesmann, peneliti dari Jülich Research Centre di Jerman, menjelaskan bahwa sebelumnya tidak mungkin menyatukan semua bagian tersebut dalam satu model otak yang lebih besar. “Sekarang situasi itu mulai berubah,” ujarnya.
Perubahan ini didorong oleh hadirnya superkomputer berkelas eksaskala (exascale), yaitu sistem komputasi yang mampu menjalankan sekitar satu miliar miliar operasi per detik. Saat ini, hanya empat mesin di dunia yang mencapai kelas tersebut. Salah satunya adalah JUPITER, sebuah proyek yang berbasis di Jerman dan menjadi pusat utama dalam simulasi otak berskala besar.
Beberapa waktu lalu, Diesmann dan timnya menunjukkan bahwa model sederhana neuron dan sinaps, dikenal sebagai spiking neural network, dapat dikonfigurasi dan diperbesar untuk dijalankan di ribuan unit pemroses grafis (GPU) milik JUPITER. Simulasi ini mencapai skala sekitar 20 miliar neuron dengan 100 triliun koneksi, yang setara dengan korteks serebral manusia—bagian otak yang bertanggung jawab atas hampir seluruh fungsi kognitif tingkat tinggi.
Menurut Diesmann, simulasi otak berskala besar memberikan hasil yang jauh lebih bermakna dibandingkan simulasi otak kecil. Ia menegaskan bahwa ukuran sistem sangat menentukan kualitas perilaku yang muncul. “Sekarang kita tahu bahwa jaringan besar dapat melakukan hal-hal yang secara kualitatif berbeda dibandingkan jaringan kecil,” katanya.
Thomas Nowotny dari University of Sussex, Inggris, juga menyampaikan pandangan serupa. Menurutnya, penyederhanaan skala bukan sekadar pengurangan detail teknis. “Menurunkan skala bukan hanya menyederhanakan sedikit atau membuatnya lebih kasar, tetapi berarti benar-benar mengorbankan sifat-sifat tertentu,” ujarnya.
Ia menambahkan bahwa sangat penting untuk melakukan simulasi skala penuh agar bisa mendapatkan gambaran yang sesungguhnya. Dalam praktiknya, model yang diuji di JUPITER tidak dibangun secara spekulatif, melainkan berlandaskan data nyata dari eksperimen skala kecil pada neuron dan sinaps otak manusia.
Johanna Senk dari University of Sussex, yang terlibat dalam kolaborasi ini, menjelaskan bahwa data anatomi tersebut menjadi batasan penting dalam pengembangan model. Hal ini, menurut Markus Diesmann, kini didukung oleh ketersediaan daya komputasi yang memadai. “Kami sekarang memiliki data anatomi sebagai acuan, sekaligus kekuatan komputasi untuk memanfaatkannya.”
Simulasi otak berskala penuh juga membuka peluang pengujian teori dasar fungsi otak yang tidak mungkin dilakukan pada model kecil maupun otak manusia nyata. Contohnya, pembentukan memori bisa dipelajari dengan memberikan rangsangan visual ke jaringan otak buatan dan mengamati responsnya. Pendekatan ini juga berpotensi digunakan untuk menguji respons model epilepsi terhadap obat tertentu.
Meski demikian, para peneliti menegaskan bahwa simulasi ini masih jauh dari mampu mereplikasi otak manusia secara utuh. Bahkan simulasi otak lalat buah sekalipun belum sepenuhnya meniru perilaku organisme aslinya. “Kami sebenarnya tidak bisa membangun otak. Bahkan jika kita bisa membuat simulasi sebesar otak, kita tetap tidak bisa membuat simulasi dari otak itu sendiri,” ujar Nowotny.
Meskipun ada keterbatasan, langkah menuju simulasi otak manusia di superkomputer eksaskala menandai titik balik penting dalam riset global. Simulasi ini tidak hanya merepresentasikan kemajuan ilmu saraf, tetapi juga menunjukkan bagaimana kekuatan komputasi mutakhir mulai membentuk ulang cara manusia memahami organ paling kompleks yang pernah dikenal: otak itu sendiri.
Tinggalkan Balasan