高精度智能線蟲誕生可蠕動前行

在2022智源大會開幕式上，北京智源人工智能研究院（以下簡稱智源研究院）發(fā)布了天演團隊最新科研成果高精度智能線蟲天寶1.0。畫面中，一條“秀麗隱桿線蟲”（以下簡稱秀麗線蟲）正在蠕動前行，就像真的一樣。這一幕，讓屏幕前的很多觀眾瞪大了眼睛。

智源研究院生命模擬研究中心負責人馬雷介紹，通過計算秀麗線蟲神經(jīng)電動力學信號，將其傳到肌肉模型，通過肌肉模型不斷地傳導到前面與環(huán)境互動的部分，然后通過線蟲的肌肉和水流環(huán)境的互動，就可以實現(xiàn)蠕動前行。

“現(xiàn)在，它只是初步表現(xiàn)出類似生物線蟲的趨利（食物）避害（毒物）能力，下一階段將逐步實現(xiàn)拐彎、避障、覓食等復雜智能行為。”馬雷說。

據(jù)了解，作為一種無毒害、可獨立生存的最小模式動物，秀麗線蟲結(jié)構簡單卻功能完備：僅約1毫米體長、302個神經(jīng)元，卻足以完成感知、逃逸、覓食、交配等一系列通用智能行為。

這只透明小生物，是科學研究界的“?？汀保?0年來3次諾貝爾獎都與它有關。它是“最簡單的生命智能體”，也是通過生物神經(jīng)機理模擬實現(xiàn)通用人工智能的最小載體。

2020年10月，《自然》子刊發(fā)表了一篇關于神經(jīng)元的論文，媒體在報道時使用的標題是“19個神經(jīng)元控制了一輛自動駕駛汽車”。

“這雖然有些夸張，但也反映了生物神經(jīng)元計算的巨大潛力?！瘪R雷說，之所以要做高精度的秀麗線蟲神經(jīng)元模型，是因為生物神經(jīng)元表征生物智能性，精細化程度越高，意味著智能水平也越高，通過實現(xiàn)更高精度的秀麗線蟲神經(jīng)系統(tǒng)，可幫助深挖生物智能的更多潛力。

“從事智能生命的模擬，可以說是一個長遠但是又充滿希望的工程?！敝悄苎芯吭涸洪L黃鐵軍說。

目前，高精度秀麗線蟲模型已突破了神經(jīng)系統(tǒng)與肌肉動力學結(jié)合的關鍵技術，有望推動生物神經(jīng)元精細模擬進入新領域。“我們的目的是通過構建生命智能模型挖掘生物智能機制機理，啟發(fā)和探索新一代人工智能。”黃鐵軍強調(diào)。

這是目前生物精度最高的仿真秀麗線蟲。馬雷介紹，他和團隊已完成了秀麗線蟲全部302個神經(jīng)元及其連接關系的精細建模，對其中106個感知和運動神經(jīng)元進行了高精度建模，整體精細程度達到國際最高水平；神經(jīng)元結(jié)構模擬采用多艙室模型，單神經(jīng)元艙室最多2313個，神經(jīng)元生理模擬支持14種離子通道，實現(xiàn)了亞細胞級別的精細突觸位點連接。

“環(huán)境是智能的搖籃?！瘪R雷說，極致的環(huán)境模擬對于數(shù)字智能生命研究至關重要。環(huán)境變了，對應的生命體的結(jié)構、行為、智慧、復雜程度都大不一樣。

為此，團隊還實現(xiàn)了仿真秀麗線蟲與仿真環(huán)境的全閉環(huán)模擬，訓練出由高精度神經(jīng)系統(tǒng)控制的、與環(huán)境實時交互的仿真秀麗線蟲，使其能夠像真實線蟲一樣嗅探并控制身體蠕動到感興趣的目標。

“高精度智能線蟲的誕生，也許只是向生命智能邁出的第一步，卻代表了一種計算智能生命的誕生。”黃鐵軍說。

黃鐵軍表示，未來，天演團隊還將致力實現(xiàn)多個神經(jīng)系統(tǒng)規(guī)模的生命數(shù)字孿生，從果蠅、斑馬魚、小鼠、直至最高智慧的人類大腦，沿著模式動物的神經(jīng)系統(tǒng)規(guī)模進化路線，把生命模擬的規(guī)模做得越來越大。

“當然，規(guī)模大僅僅是一方面，更重要的是精細，要貼近生物，逼近生物，才能重新認識生物智能機理，打造從生命智能到通用人工智能的可行性路徑，從而對新一代人工智能真正起到支撐作用?！秉S鐵軍說。