欧盟人脑计划的ICT架构分析

    欧盟人脑计划(HBP )是跨领域、跨地域的大型科研合作计划，使用最先进的信息通信技术(ICT)工具研究和解读人类大脑，塑造了脑科学研究领域独一无二的基础范式。2016年11月，权威刊物《神经元》刊登了一篇文章，详细阐述和分析了HBP独特的ICT架构。  

     HBP的ICT架构由6大ICT平台组成，提供包括基于云的合作与开发平台，面向元数据并提供数据来源追踪的数据库，数据分析和计算服务，以及最先进的超级计算机、神经形态系统和虚拟机器人在内多种先进ICT工具与服务。其中，基于先进云计算技术的神经信息学平台(NIP)和高性能分析与计算平台(HPAC)是关键。它们联合了众多超算中心，主要作为IT服务基础设施运行，并支撑着其他4个平台的运作。此外，作为NIP项目的一部分，"合作实验室"( COLLAB)是人脑计划合作研究环境的中枢，为科学家和科研团体高效访问各ICT平台提供支持。

    (1)神经信息学平台

      NIP在人脑计划的ICT架构中承担着"指挥"的角色。NIP项目团队保障用户能通过COLLAB访问各大平台，管理对各种典藏数据的无缝访问，确保各种本体的一致性，并不断开发类似知识图谱(KnowledgeGraph )的先进元数据存储与检索系统，以将所有形式的数据和元数据录入啮齿类动物和人类的大脑地图集，并将其与人脑计划外部的地图、数据库和地图集相连接。

    (2)高性能分析与计算平台

      HPAC的任务是帮助神经科学家成为优秀的高端超级计算机和系统使用者，更好地开展大数据分析。就10年规划来看，HPAC将为人脑计划联盟以及更广泛的欧洲神经科学团体提供百亿亿次超级计算机、面向PB级数据分析的大数据HPC系统以及分布式云计算能力，以实现基于云的高端HPC应用。这需要针对系统软件、中间件、交互式计算指导、可视化等领域开展研究。HPAC项目开发的软件与工具将被用于多尺度大脑模型的创建和模拟，特别是用于解决全脑建模的硬扩展挑战。

      (3)合作实验室

      COLLAB是基于web的协作云系统，一方面，它可以提供对人脑计划相关的研究、社区管理活动和6个ICT平台的访问;另一方面，它为NIP工具提供软件即服务(SaaS)。COLLAB还是一个社交网络系统，能实现以数据、理论、应用和模型流动共享为中心的协作型科学。HBP曾明确宣称要让所有针对现有和未来软件的开发活动都能通过COLLAB进行。

    (4)其他平台

    其余4个平台严重依赖于NIP和HPAC平台提供的数据、软件与服务基础设施。大脑模拟平台与神经机器人平台旨在创建先进的应用软件系统，前者关注全尺度的数据驱动型建模与大脑模拟，后者关注在仿真环境中实现虚拟大脑模型与机器人的连接。医学信息学平台(MIP )关注医疗数据的挖掘，为个性化医疗应用及疾病模型开发提供支持。神经形态计算平台旨在开发和提供神经形态软硬件原型，帮助不具备IT技能的神经科学家与工程师使用配置好的神经形态计算系统开展实验，执行在大脑模拟平台及通用电路模型上开发的简化版大脑模型。该平台以SpiNNaker和BrainScales两个互为补充的系统为基础，前者是一种新型的大规模并行计算机体系架构，后者使用模拟电路执行神经元过程的物理模型。

论文题名：The Human Brain Project: Creating a European Research Infrastructure to Decode the Human Brain.

发表时间：Neuron. 2016, 92: 574-581. November 2016

全文链接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0896627316307966

来源：网络安全与信息化动态2017年第1期