Bilim dünyasının yeni bahçesi: In Silico

Üsküdar Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Yazılım Mühendisliği Bölüm Başkanı Doç. Dr. Türker Tekin Ergüzel, teknolojinin gelişmesiyle beraber ortaya çıkan bilgisayar üzerinde hesaplamalı simülasyon ve öngörü modelleri anlamında kullanılan In Silico kavramına ilişkin bilgi verdi.

Üsküdar Üniversitesi, bilgisayar üzerinde hesaplı simülasyon ve öngörü modelleri prensibiyle çalışan In Silico teknolojileriyle önemli çalışmalara imza atıyor. Yazılım Mühendisliği Bölüm Başkanı Doç. Dr. Türker Tekin Ergüzel, üniversitenin kullandığı In-Silico yöntemleri ile ABD, Kanada ve İngiltere’deki önemli üniversite ve araştırma merkezleri ile birlikte çalıştığını, bu alanda uluslararası bilinirliğe sahip olduğuna dikkat çekti. Ergüzel, “Geçtiğimiz yıllarda In-silico çalışmaları ile dikkat çeken Nörobilim yüksek lisans öğrencimiz, RIKEN Brain Science Institute'ün yaz araştırma programını tamamlamış ve araştırmalarına Nörobilim doktora programımızda devam etmektedir.” dedi.

In-Silico kavramını bize açıklar mısınız?

70 yıl önce “Makinalar düşünebilir mi?” sorusuyla yola çıkan Alan Turing karar verebilen, akıllı ilk fiziksel sistem Turing Machine ile bu süreci başlatmıştı. Zamanla bu fiziksel sistemler yerini yarı iletken teknolojisine ve silikon ile üretilen, yüksek hız ve doğrulukla çalışan işlemcilere bıraktılar. Temel olarak bilgisayar üzerinde hesaplamalı simülasyon ve öngörü modelleri anlamında kullanılan “In-Silico” kavramı bilgisayar teknolojilerindeki gelişmeler, işlemcilerin artan hızı ve toplanan yüksek çözünürlüklü veri ile birlikte son yıllarda sıklıkla kullanılmaktadır. Sağlık bilimleri başta olmak üzere yüksek öngörü becerileri ile araştırmacıların ilgi alanına giren hesaplamalı yöntemler, 1990 yılında başlayan Human Genom, 2005 Blue Brain ve 2013 Human Brain Araştırma projelerinde kullanılması ve yüksek performansları ile birlikte araştırmacılar “kuru laboratuvar” kavramı ile tanıştı.

In-Silico yöntemler nörobilimde nasıl uygulama alanı buldu?

Blue Brain Projesi’nin temel amacı, başlangıç olarak farelerin, nihai olarak ise insan beynini biyolojik olarak detaylandırılmış dijital bir modelini ve simülasyonunu oluşturarak süper bilgisayarlar ile tasarlanan model ve simülasyonlar ile beynin çok düzeyli yapısını ve fonksiyonunu anlamaktı. Bu hesaplamalı yöntemlerin ve modelleme algoritmaların kullanıldığı çalışmalar aslında Human Brain Projesi’nin de vizyonunu belirleyen bir mirastı. Human Brain Projesi’nde bu birikimden istifade ederek radikal bir yaklaşım ile öngörülü sinirbilim çalışmalarına ağırlık verildi ve beynin yapısal ve organizasyonel işleyiş kurallarını algoritmik olarak yeniden yapılandıran bir beyin modeli oluşturuldu. Kullanılan hesaplamalı yöntemler, erişilen hız ve kapasite ile nörobilim alanındaki çalışmalar akademik çalışmalarda da karşılık bulmuş, 2021 yılı itibariyle bu alanda çıkan yayın sayısı 30 bine ulaşmıştır.

Nörobilim alanında In-Silico çalışmalarla siz ne hedefliyorsunuz?

Üniversitemiz kurulduğu 2011 yılından itibaren uygulama ve bilim ortağı NPİSTANBUL Beyin Hastanesi’nde toplanan veriyoğun nörogörüntüleme veri analizini bünyesindeki yazılım ve bilgisayar mühendisleri ile birlikte yürütmektedir. Sadece bu verilerin analizi ile çalışan yapay zekâ ve akıllı sistemler uygulama ve araştırma merkezi ve oluşturulan tedavisel beyin haritalama ve nöroteknoloji çalışma grubunda yer alan araştırmacılar, çeşitli nöropsikiyatrik hastalıklarda nöral biyobelirteçler elde etme, sağlıklı ve hasta kişilerde beyin haritalarını çıkarmak çalışmaları yürütmektedir. Hesaplamalı yöntemler ile makina öğrenme, özellik seçimi gibi yöntemler ile başlayan araştırma çalışmaları günümüzde yapay zekâ destekli derin öğrenme tabanlı modeller ile devam etmektedir.

Yüksek lisansta In Silico Nörobilim dersi veriliyor

Sağlık Bilimleri Enstitüsü bünyesinde yer alan Nörobilim yüksek lisans ve doktora programlarında yer alan araştırmacılarımız kognitif nörobilim, klinik nörobilim, nörobiyofeedback, nöroteknoloji, biyoinformatik laboratuvarlarında in-silico yöntemleri kullanarak çalışmalarını yürütmektedir. Bu alandaki yetkinliği, çalışmaları, altyapı ve akademik birikimiyle üniversitemiz, in-silico araştırmaların gelişmesi, araştırmacılar yetiştirmesine verdiğimiz önemi de işaret ettiği için yüksek lisans programında verilmekte olan “Teorik ve Hesaplamalı Nörobilim” dersi önümüzdeki yıl itibariyle “In-Silico Nörobilim” adı ile yer yürütülecektir. Aynı isimle bu ders Blue Brain Projesi yürütücüsü EPFL- Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne Doğa Bilimleri Mühendisliği yüksek lisans programında da 14 haftalık ders olarak verilmektedir.

In-Silico çalışmalarınız yaygın etki sağlıyor mu?

Üsküdar Üniversitesi’nin sadece sinirbilim alanında 60'ı WOS kapsamında olmak üzere uluslararası hakemli dergilerde basılmış araştırma makaleleri bulunmaktadır. Bununla birlikte üniversitemiz The Society for Brain Mapping and Therapeutics (SBMT), American Psychiatric Association (APA), International Brain Research Consortium (IBRC), EEG and Clinical Neuroscience Society (ECNS), International Society For Neurofeedback & Research (ISNR) gibi araştırma merkezi ve beyin araştırmaları toplulukları ile uzun süredir akademik iş birlikleri yürütmektedir.

Kullandığı In-Silico yöntemleri ile ABD, Kanada ve İngiltere’deki önemli üniversite ve araştırma merkezleri ile birlikte çalışan Üsküdar Üniversitesi bu alanda uluslararası bilinirliğe de sahiptir. Geçtiğimiz yıllarda In-silico çalışmaları ile dikkat çeken Nörobilim yüksek lisans öğrencimiz RIKEN Brain Science Institute'ün yaz araştırma programını tamamlamış ve araştırmalarına Nörobilim doktora programımızda devam etmektedir.

Prof. Dr. Nevzat Tarhan’a Golden Axon Liderlik Ödülü

Ayrıca 2019 yılında Beyin Haritalama ve Tedavileri Birliği (SBMT) tarafından bu alanda yürüttüğü çalışmalar ile daha önce Nobel Ödüllü Nöropsikiyatrist Eric Kandel’e verilen Golden Axon Liderlik Ödülü Prof. Dr. Nevzat Tarhan’a verilmiştir.