这只线虫不简单！大脑被高精度还原，可动态蠕动前行 _神经元

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金磊筱薇发自凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI

最高精度“线虫大脑”，它来了。

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这颗“大脑”所模拟的是一只秀丽隐杆线虫的全生物神经系统。
（注：秀丽隐杆线虫是“最简单的生命智能体”，拥有302个神经元）
这一次，国内的学者不仅把秀丽线虫全部的神经元网络还原了出来，更是细到了它们的亚细胞级连接关系。
据了解，它的精细程度已经达到了当前已知的最高水平：
此前，一项研究对单个生物神经元的计算复杂度进行了研究，文章指出，一个深度神经网络需要 5 到 8 层互联神经元才能表征单个生物神经元的复杂度。
而通过这样的精细构建的“大脑”，已可以让这只“智能线虫”完成动态蠕动前行。

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这，便是来自北京智源人工智能研究院的最新研究成果，背后的“利器”则是天演项目。
而且这只“智能线虫”——天宝（MetaWorm）1.0的诞生，不仅仅是生命模拟精度上的一次突破，根据研究团队的介绍：

这是迈出人造智能生命关键一步。

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最高精度大脑，是怎么炼成的？
这次大脑选择的秀丽隐杆线虫，可以说是“拥有神经系统的最简单生物之一”——
它既具有完整的神经系统，感知逃逸觅食交配都能完成，整体结构又非常简单，成虫只有大约1000多个体细胞。
就是这只长约1mm的透明小生物，已经是科学研究界的“常客”，近20年来有三次诺贝尔奖都与它有关。

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对于神经科学家们来说，秀丽隐杆线虫的神经系统已经被完整破解，实时图谱还登上了当年的Nature封面，非常适合用来研究并模拟“脑回路” 。

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△雌雄同体，共有302个神经细胞
更重要的是，线虫体内存在的乙酰胆碱、多巴胺等神经递质，在哺乳动物体内也同样存在。
研究它的神经系统，对于研究人类神经系统的调控机制也有重要作用。
但研究结构是一回事，用计算机建模又是另一回事了。
要知道，模拟一个生物的神经元可不是简单地像卷积那样，做个线性变换就完事，它所模拟的（如细胞间）物质交换、神经元间动作电位的产生和传导等行为非常复杂。
例如，仅仅是突触之间递质的传递，就涉及数量、速度、浓度、反流、方向等多个参数，用数学模型来计算模拟还会更加复杂。
即便模拟出了完整的神经系统，如何用计算机模拟出接近真实环境的“赛博空间”，并在其中训练“智能线虫”模型，又是另一大研究难点。
此前，虽然已经有不少团队在进行线虫仿真方面的研究，但无论是精度、还是仿真环境都与现实有一定差距，就像我们常见的仿生机器鱼远达不到鱼的精度一样。
这次，天演团队成功建模出了最高精度的智能“赛博线虫”，实现了让它在3D流体仿真环境下动态蠕动前行、并具备简单趋利避害的能力。