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精度最高「智能线虫」诞生,可动态蠕动前行,人造智能生命研究向前一步

  • 2022 年 6 月 11 日
  • 本文字数:1364 字

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精度最高「智能线虫」诞生,可动态蠕动前行,人造智能生命研究向前一步

InfoQ 获悉,近日在北京智源大会上,智源研究院发布了目前精度最高的智能线虫“天宝”、AI 芯片生态实验室和九鼎智算平台、大模型产业落地加速等方面的多项进展。

 

智源研究院院长黄铁军介绍,智源当前在科研方面的布局主要包含三个层次:前沿算法模型探索、“九鼎”智算平台和基础软硬件生态、智能+生命健康。

 

其中在智能+ 生命方面,智源研究院天演团队重磅发布了天宝 1.0(MetaWorm) —— 生物精度最高仿真秀丽线虫,高精度模拟秀丽线虫全部 302 个神经元及连接关系。

 

黄铁军在接受 InfoQ 等媒体采访时表示,“生物的脑模拟或者说生物脑的精细模拟,是启发新一代人工智能的重要路线。高精度智能线虫的诞生,是从生命智能迈向智能生命的关键一步。”

“天宝 1.0”高精度智能线虫


据介绍,结合高精度神经系统模拟与肌肉动力学关键技术,“智能线虫”经过训练已经在仿真环境中动态蠕动前行,初步表现出类似生物线虫的趋利(食物)避害(毒物)能力。下一阶段将实现避障、觅食等更复杂的智能行为。



秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)是探索生命智能的典型模式动物,近 20 年三次诺贝尔获奖工作都是围绕秀丽线虫实验展开。秀丽线虫仅约 1mm 长 ,靠 302 个神经元,已具备感知、觅食、逃逸、交配等各种复杂智能行为。

 

据悉,天宝 1.0 以秀丽线虫为蓝本,是目前为止 生物精度最高的仿真秀丽线虫,在智能表征能力、三维动态仿真环境、生物功能重现等维度上实现了五个层面的突破:


  • 完成了秀丽线虫全部 302 个神经元及连接关系的精细建模,神经元结构模拟采用多舱室模型,单神经元舱室最多 2313 个,神经元生理模拟支持 14 种离子通道。

  • 对 106 个感知运动神经元组成的嗅觉和运动神经环路完成了高精度建模,高精度还原了五类神经元(感觉神经元、中间神经元、指令神经元、头部运动神经元及身体运动神经元)电生理动力学。

  • 构建了由具有解剖学意义的 96 块肌肉控制、3341 个力学计算单元构成的秀丽线虫身体。

  • 构建了适合线虫智能训练的三维流体动态实时仿真环境,场景尺度达到线虫身长 1300 倍,CPU 单核条件下单线虫单次仿真时间快于 0.1 秒,支持线虫群体仿真。

  • 实现了仿真秀丽线虫与仿真环境的全闭环模拟,训练出由高精度神经系统控制的、与环境实时交互的秀丽线虫,能够像真实线虫一样嗅探并控制身体蠕动到感兴趣的目标。

 


秀丽线虫结构简单却功能完备,它只有 1mm 体长、302 个神经元,是在地球亿万年进化过程中生存下来的。黄铁军认为,通过生物神经机理模拟(线虫模拟)是实现通用人工智能的最小载体,这本身就是一个强大的智能体,向它学习对发展人工智能会产生很大的帮助。

 

“从广义上来看,所有生命的智能都可以说是通用智能,动物具有适应环境的通用能力,线虫拥有的智能也是通用智能。虽然跟人类智能相比他们的通用性仍有差距,但相比于最早期人类发明创造的工具往往只是有一种功能,他们已经具有很强的通用性了。计算机中智能生命的诞生,也可以看作是从生命智能迈向智能生命的关键一步”,黄铁军表示。

 

天宝 1.0 是天演人工智能生命模拟工程的第一步。未来,天演团队将继续完善高精度生命模拟仿真平台,持续实现模式动物和重要生物器官的精细模拟,构建生命智能模型并挖掘生物智能机制机理,启发和探索新一代人工智能,从果蝇、斑马鱼、小鼠直至最高智慧的人类大脑。黄铁军介绍,在把线虫的生命体模拟做起来后,智源将沿着模式动物的轨道,不断做大生命模拟的规模。

 

2022 年 6 月 11 日 12:341110

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