一个国际研究团队在日本“富岳”超级计算机上，首次以微观尺度完整模拟了小鼠大脑皮层的活动。
这项模拟再现了 900 万个神经元 和 260 亿个突触 的真实动态，被认为是神经科学百年来的重大突破。
一、完整大脑模拟的意义：许多现象只有“整体”才能出现
过去的神经科学研究大多专注于单个脑区或少量神经元，而这次模拟显示：
某些大脑现象在局部研究中完全不可见，只有在整个皮层被整体建模、同时运行时才会出现。
研究人员在左右额极区域的抑制性神经元中，观察到约 10 Hz 的跨半球同步振荡，这一模式在单独半球模拟中并不会发生。
这一发现直接挑战了经典的“分区研究”方法论。
二、富岳超级计算机几乎满载运行
为了模拟真实神经元的生物特性，团队在富岳上动用了接近全部算力：
- 145,728 个计算节点
- MPI + On
- 峰值性能达 7.35 PFLOPS
即便如此，模拟大脑 1 秒活动仍需 32 秒的现实时间。
这已是目前世界上最接近“实时”的大规模生物物理模拟。
三、Neulite：专为真实大脑构建的模拟引擎
为实现这一巨大工程，研究人员开发了 Neulite 模拟器，特点包括：
- 48 种神经元类型
- 86 个皮层区域（左右各 43）
- 完整再现皮层 5～6 层的组织结构
- 基于真实小鼠连接组学的突触估计
Neulite 专注于神经元底层计算，将数据管理交给其他工具，使其性能达到极限。
四、关键发现：跨半球同步是涌现现象
模拟中出现的 10 Hz 振荡是本研究最惊人的发现之一。
- 位置：第 21、22 区第 2/3 层
- 类型：抑制性神经元
- 特点：左右半球同步活动
- 条件：只有在“全皮层完整模拟”中才出现
这表明：
大脑的某些动态不是由单个结构决定，而是由整个系统的交互产生。
五、从鼠脑到人脑：未来二十年可能实现“数字人脑”
不同物种的皮层神经元规模：
- 小鼠：900 万
- 猴子：4.8 亿
- 人类：210 亿
研究团队预测：
- 利用富岳全能力，可模拟 完整猴子皮层
- 人类皮层的微观模拟有望在 2044 年左右 达到可行规模
一旦实现，“数字大脑”将用于：
- 研究阿尔兹海默症、癫痫等神经疾病
- 构建能效接近人脑（20W）的类脑 AI
- 验证神经活动的系统性涌现机制
六、总结
这次研究证明：
大脑不是可以被拆分理解的机器，而是一个整体协同的系统。
随着超级计算和神经模型的发展，神经科学将逐渐从“分块研究”迈向“整体模拟”。未来的数字人脑正从科幻逐步走向现实。
本文译自：farodevigo .由olaola编辑发布