高精度智能線蟲誕生可蠕動前行

◎本報記者 付麗麗

近日，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）發佈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“秀麗隱杆線蟲”（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境互動的部分，然後通過線蟲的肌肉和水流環境的互動，就可以實現蠕動前行。

“現在，它只是初步表現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拐彎、避障、覓食等複雜智能行為。”馬雷説。

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

這隻透明小生物，是科學研究界的“常客”，近20年來3次諾貝爾獎都與它有關。它是“最簡單的生命智能體”，也是通過生物神經機理模擬實現通用人工智能的最小載體。

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

“這雖然有些誇張，但也反映了生物神經元計算的巨大潛力。”馬雷説，之所以要做高精度的秀麗線蟲神經元模型，是因為生物神經元表徵生物智能性，精細化程度越高，意味着智能水平也越高，通過實現更高精度的秀麗線蟲神經系統，可幫助深挖生物智能更多潛力。

“從事智能生命的模擬，可以説是一個長遠但是又充滿希望的工程。”智能研究院院長黃鐵軍説。

目前，高精度秀麗線蟲模型已突破了神經系統與肌肉動力學結合的關鍵技術，有望推動生物神經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，啓發和探索新一代人工智能。”黃鐵軍強調。

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個神經元及其連接關係的精細建模，對其中106個感知和運動神經元進行了高精度建模，整體精細程度達到國際最高水平；神經元結構模擬採用多艙室模型，單神經元艙室最多2313個，神經元生理模擬支持14種離子通道，實現了亞細胞級別的精細突觸位點連接。

“環境是智能的搖籃。”馬雷説，極致的環境模擬對於數字智能生命研究至關重要。環境變了，對應的生命體的結構、行為、智慧，複雜程度都大不一樣。

為此，團隊還實現了仿真秀麗線蟲與仿真環境的全閉環模擬，訓練出由高精度神經系統控制的、與環境即時交互的仿真秀麗線蟲，使其能夠像真實線蟲一樣嗅探並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。”黃鐵軍説。

黃鐵軍表示，未來，天演團隊還將致力實現多個神經系統規模的生命數字孿生，從果蠅、斑馬魚、小鼠、直至最高智慧的人類大腦，沿着模式動物的神經系統規模進化路線，把生命模擬的規模做得越來越大。

“當然，規模大僅僅是一方面，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。”黃鐵軍説。