科学家在乐高机器人中模拟蠕虫大脑,展示神经映射突破
- 科学家将蛔虫(秀丽隐杆线虫)的大脑放入乐高机器人中。
- 他们绘制了蠕虫 302 个神经元之间的连接图,并在软件中对其进行了模拟。
- IP 地址和端口号用于对每个神经元进行寻址。
大脑不仅仅是电信号的集合。如果人类能够学会如何存储这些信号而不扭曲它们,我们就可以将某人的大脑上传到计算机中,使他们以数字意识的形式永远存在,就像好莱坞电影《超越》中那样。
研究人员距离实现这一壮举还差得很远,至少在人类大脑方面是这样,但他们过去已经取得了一些里程碑。例如,一个国际研究团队成功地将蛔虫的大脑放入乐高机器人体内。
他们使用的蛔虫是秀丽隐杆线虫,一种自由生活的透明线虫,长度约为 1 毫米。它生活在温带土壤环境中,缺乏呼吸和循环系统。他们的基因和神经系统已被研究过多次。
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将蠕虫集成到机器人中
早在 2014 年,OpenWorm 项目就绘制了蠕虫 302 个神经元之间的连接图,并在软件中对其进行了模拟。然后他们在一个小型乐高机器人中实现了该软件程序。主要目标是将秀丽隐杆线虫完全模拟为虚拟生物体。
蠕虫的身体部位和神经网络具有乐高机器人的等效物——蠕虫的鼻子神经元被机器人上的声纳传感器取代。沿着蠕虫两侧运行的运动神经元对应于机器人右侧和左侧的电机。总体而言,该机器人的行为与秀丽隐杆线虫非常相似。
模拟并非 100% 准确——软件中的一些参数需要触发神经元放电。然而,考虑到机器人不按照任何命令或编程指令运行,他们所做的工作令人印象深刻。它所包含的只是一个模仿蠕虫大脑的连接网络。
更具体地说,该模型的连接非常精确,并使用 UDP 数据包来激发神经元。例如,如果 2 个神经元有 3 个突触连接,则当第一个神经元激发时,将向第二个神经元发送一个 UDP 数据包,其负载为“3”。
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研究人员使用 IP 地址和端口号来寻址每个神经元。整个神经元会聚合权重,并在超过阈值时触发。如果神经元放电或 200 毫秒窗口内没有消息到达,累加器就会重置。这与实际神经网络中发生的情况类似。
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连接到乐高机器人的传感器每 100 毫秒采样一次。它就像蠕虫的鼻子一样,如果有任何东西进入 20 厘米的距离,它就会向网络中发送感觉神经元。
同样的概念也适用于 95 个运动神经元,运动信号被收集并用于控制每个电机的运动和速度。这些运动神经元可以是抑制性的,也可以是兴奋性的,并且可以使用阴性和阳性。
OpenWorm 项目
OpenWorm 项目一直持续到今天,在模拟和可视化方面进行了改进。他们正在探索蠕虫的发育,并通过数据分析和模拟关注线虫和其他生命形式的发育过程。
他们开发了一种新的交互式方法来在浏览器中玩蠕虫,这是一个名为 Geppetto 的即插即用平台。此外,他们正在使用遗传算法等优化技术来调整和微调模型,以适应来自真实细胞观察的实验数据。
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下一步是连接人脑——称为连接组。即使我们在不久的将来无法将人脑上传到计算机上,仅仅能够模拟整个大脑也将有助于彻底改变人工智能。如果有一天我们能够实现这一里程碑,其应用和机会将是巨大的,是我们目前无法想象的。
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