Neulite (a light-weight neuron simulator)

【お知らせ(12/1)】 1/13(火) 14:30〜18:00にオンラインでチュートリアルを開催します。13:00からDigital Brain Seminarで発表した後、続けて行ないます。

書誌情報：
Rin Kuriyama*, Kaaya Akira*, Laura Green, Beatriz Herrera, Kael Dai, Mari Iura, Gilles Gouaillardet, Asako Terasawa, Taira Kobayashi, Jun Igarashi, Anton Arkhipov, Tadashi Yamazaki (*: equally contributed). Microscopic-Level Mouse Whole Cortex Simulation Composed of 9 Million Biophysical Neurons and 26 Billion Synapses on the Supercomputer Fugaku. in The International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis (SC ’25), November 16–21, 2025, St Louis, MO, USA. ACM, New York, NY, USA, 11 pages. doi: 10.1145/3712285.3759819.

Credits: Barry Isralewitz, with contributions by Kaaya Akira-Tamura, Kael Dai, Laura Green, Beatriz Herrera, Tadashi Yamazaki, and Anton Arkhipov.

Neuliteは生物学的詳細ニューロンモデルならびにそのネットワークモデルの軽量なシミュレーターです。Allen Cell-Types Databaseに登録されているニューロンモデルのシミュレーションに特化しており、Brain Modeling ToolKit (BMTK) で記述されたモデルをごく少量の書き換えで動作させることができます。フロントエンド (Bionetliteモジュール) とバックエンド (Neuliteカーネル) を明確に分離することでカーネルの可搬性を高め、ラズパイからスパコン「富岳」まで様々なアーキテクチャで動作させることができます。特に「富岳」向けの最適化が施されており、Scalable Vector Extensions (SVE) を用いたSIMD計算を全面的に利用しています。

Neuliteは元々、Allen V1 modelを「富岳」で動作させるために開発されました。汎用の高機能なシミュレーターになる予定はなく、NEURONやArborと競合しません。むしろ単純であることを指向しています。この点において、Neuliteの開発は、UNIX哲学に深く影響を受けています。

Neuliteカーネルは実用最小限製品
NeuliteカーネルはなぜC++で書かれないのか

ソースコード

https://github.com/neulite/neulite/

この公式版はSC’25の論文で使ったコードとは異なります。論文で使ったのはNeuliteカーネルのプロトタイプで、SCのReproducibility Initiativeの一環でArtifactsとして一緒に公開されています。論文の後ろにArtifact Description/Artifact Evaluationが添付されているので、そちらをご覧下さい。

技術ドキュメント

https://neulite.github.io/ja/

メンバー

コアチーム

秋良花綾, 栗山凜, 井浦茉莉, 山﨑匡

アドバイザー

小林泰良, 五十嵐潤

共同研究者

マウス全皮質シミュレーション: Anton Arkhipov, Beatriz Herrera, Laura Green, Kael Dai (Allen Institute)
「富岳」高度化: Gilles Gouaillardet, 寺澤 麻子 (RIST)

研究成果

  • Rin Kuriyama*, Kaaya Akira*, Laura Green, Beatriz Herrera, Kael Dai, Mari Iura, Gilles Gouaillardet, Asako Terasawa, Taira Kobayashi, Jun Igarashi, Anton Arkhipov, Tadashi Yamazaki (*: equally contributed). Microscopic-Level Mouse Whole Cortex Simulation Composed of 9 Million Biophysical Neurons and 26 Billion Synapses on the Supercomputer Fugaku. in The International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis (SC ’25), November 16–21, 2025, St Louis, MO, USA. ACM, New York, NY, USA, 11 pages. doi: 10.1145/3712285.3759819.
  • 秋良 花綾, 井浦 茉莉, 栗山 凜, 小林 泰良, 五十嵐 潤, 山﨑 匡. 標準化されたモデル化インタフェースを持つ「富岳」向け軽量生物物理学的ニューロンシ ミュレータの開発. 第 34 回 日本神経回路学会 全国大会 (JNNS2024), 2024年9月11-12日, 北海道大学.
  • 栗山 凜, 秋良 花綾, 山﨑 匡. スーパーコンピュータ「富岳」における Neulite シミュレータの並列実装. 第 34 回 日本神経回路学会 全国大会 (JNNS2024),2024年9月11-12日, 北海道大学.
  • 井浦 茉莉, 秋良 花綾, 山﨑 匡. Neulite シミュレータへの Brain Modeling ToolKit の統合. 第 34 回 日本神経回路学会 全国大会 (JNNS2024), 2024年9月11-12日, 北海道大学.
  • Kaaya Akira-Tamura, Rin Kuriyama, Mari Iura, Taira Kobayashi, Jun Igarashi, Tadashi Yamazaki. Development of a lightweight and customizable biophysical neuron simulator.  Annual Meeting of Society for Neuroscience (Neuroscience2024) , October 5-9, 2024, Chicago, USA.

プレスリリース

Allen Institute:
https://alleninstitute.org/news/one-of-worlds-most-detailed-virtual-brain-simulations-is-changing-how-we-study-the-brain/

電通大:
日: https://www.uec.ac.jp/news/newsrelease/2025/20251118_7308.html
英: https://www.uec.ac.jp/eng/news/announcement/2025/20251118_7309.html

付録