Dunia Memasuki Era Baru Simulasi Otak Manusia Lewat Superkomputer Eksaskala

JawaPos.com - Dunia sains dan teknologi global kini berada di ambang lompatan besar dalam memahami cara kerja otak manusia. Superkomputer paling kuat di dunia telah mencapai tingkat kemampuan komputasi yang memungkinkan simulasi miliaran neuron sekaligus, sebuah capaian yang selama puluhan tahun hanya berada dalam ranah teori. 

Para peneliti meyakini, simulasi ini dapat membuka wawasan baru tentang fungsi otak yang selama ini tidak dapat dijangkau melalui eksperimen konvensional. Selama ini, penelitian otak berbasis komputer dilakukan dengan memodelkan bagian-bagian kecil otak secara terpisah untuk menjelaskan fungsi tertentu. 

Namun pendekatan tersebut memiliki keterbatasan besar. "Kami tidak pernah mampu menyatukan semuanya di satu tempat, ke dalam satu model otak yang lebih besar, di mana kami bisa memeriksa apakah gagasan-gagasan ini benar-benar konsisten. Sekarang, situasi itu mulai berubah," ujar Markus Diesmann, peneliti di Jülich Research Centre, Jerman.

Dilansir dari New Scientist, Rabu (14/1/2026), perubahan ini didorong oleh kehadiran superkomputer berkelas eksaskala (exascale), yakni sistem komputasi yang mampu menjalankan sekitar satu miliar miliar (10¹⁸) operasi per detik. Saat ini, hanya empat mesin di dunia yang mencapai kelas tersebut. Salah satunya adalah JUPITER (Joint Undertaking Pioneer for Innovative and Transformative Exascale Research) yang berbasis di Jerman, dan menjadi tumpuan utama proyek simulasi otak berskala besar ini.

Bulan lalu, Diesmann dan timnya menunjukkan bahwa model sederhana neuron dan sinaps, yang dikenal sebagai spiking neural network, dapat dikonfigurasi dan diperbesar untuk dijalankan di ribuan unit pemroses grafis (GPU) milik JUPITER. Skala simulasi ini mencapai sekitar 20 miliar neuron dengan 100 triliun koneksi, setara dengan korteks serebral manusia, bagian otak yang bertanggung jawab atas hampir seluruh fungsi kognitif tingkat tinggi.

Menurut Diesmann, simulasi otak berskala besar menjanjikan hasil yang jauh lebih bermakna dibandingkan simulasi otak kecil, seperti otak lalat buah yang telah berhasil dimodelkan sebelumnya. Dia 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. Jelas bahwa jaringan besar itu berbeda," katanya.

Pandangan serupa disampaikan Thomas Nowotny dari University of Sussex, Inggris. Dia menilai bahwa 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.

"Karena itu, pada akhirnya sangat penting kita bisa melakukan simulasi skala penuh, jika tidak, kita tidak akan pernah 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."

Selain itu, simulasi otak berskala penuh membuka peluang pengujian teori dasar fungsi otak yang tidak mungkin dilakukan pada model kecil maupun otak manusia nyata.

Nowotny menyebut pembentukan memori sebagai salah satu contoh. Dengan memberikan rangsangan visual ke jaringan otak buatan dan mengamati responsnya, peneliti dapat mempelajari bagaimana memori berubah seiring bertambahnya ukuran otak. Pendekatan serupa 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 dapat sepenuhnya meniru perilaku organisme aslinya.