高精度智能线虫的诞生可以匍匐前进

近日，在2022致远大会开幕式上，北京致远人工智能研究院(以下简称致远研究院)发布了田燕团队的最新科研成果——高精度智能线虫天保1.0。图中，一只“秀丽隐杆线虫”(以下简称秀丽隐杆线虫)正在向前爬行，就像真的一样。这一幕让屏幕前的许多观众瞪大了眼睛。

致远研究院生命模拟研究中心负责人马磊介绍，通过计算秀丽隐杆线虫的神经电动力学信号，传递到肌肉模型，肌肉模型不断传递到与环境相互作用的前部，再通过秀丽隐杆线虫肌肉与水流环境的相互作用，实现蠕动成为可能。

“现在只是初步表现出类似于生物线虫的趋利(食)避害(毒)能力。下一阶段，它将逐步实现转弯、避障、觅食等复杂智能行为。”马磊说。

据了解，作为目前最小的无毒且能独立生活的模式动物，秀丽隐杆线虫结构简单，但功能齐全：只有1mm左右长，有302个神经元，但足以完成感知、逃跑、觅食、交配等一系列一般的智能行为。

这种透明的小生物是科研领域的常客，近20年来的三次诺贝尔奖都与它有关。它是“最简单的生命智能体”，是通过生物神经机制模拟实现通用人工智能的最小载体。

2020年10月，子刊《自然》发表了一篇关于神经元的论文。媒体在报道中使用的标题是“19个神经元控制一辆自动驾驶汽车”。

“虽然这有些夸张，但也反映了生物神经元计算的巨大潜力。”马磊说，之所以要做高精度的秀丽隐杆线虫神经元模型，是因为生物神经元代表生物智能，精细化程度越高，智能水平越高。通过实现更高精度的秀丽隐杆线虫神经系统，它可以帮助更深入地挖掘生物智能的更多潜力。

“从事智能生命的模拟可以说是一个长期但充满希望的项目。”智院院长黄铁军说。

目前，高精度的秀丽隐杆线虫模型突破了神经系统与肌肉动力学相结合的关键技术，有望将生物神经元的精细模拟推进到一个新的领域。“我们的目的是通过构建生命智能模型来探索生物智能的机制，启发和探索新一代人工智能。”黄铁军强调。

这是目前生物学精度最高的模拟秀丽隐杆线虫。雷介绍，他和他的团队完成了秀丽隐杆线虫全部302个神经元及其连接的精细建模，对106个感觉和运动神经元进行了高精度建模，整体精细度达到国际最高水平；神经元结构模拟采用多隔室模型，最多2313个单神经元隔室，神经元生理模拟支持14种离子通道，实现亚细胞水平的精细突触部位连接。

“环境是智慧的摇篮。”马磊表示，终极环境模拟对于数字智能生命研究非常重要。环境变了，相应生命体的结构、行为、智慧、复杂程度都大不相同。

为此，团队还实现了模拟秀丽隐杆线虫与模拟环境的全闭环模拟，训练了由高精度神经系统控制、与环境实时交互的模拟秀丽隐杆线虫，使其能够像真实线虫一样嗅出并控制其身体蠕动到感兴趣的目标。

“高精度智能线虫的诞生可能只是迈向生命智能的第一步，但它代表了一种计算智能生命的诞生。”黄铁军说。

黄铁军说，未来，田燕团队还将努力实现多个神经系统的生命数字结对，从果蝇、斑马鱼、老鼠到最聪明的人脑，让生命模拟的规模越来越大。