Ученые моделируют мозг червяка в роботе LEGO, демонстрируя прорыв в построении нейронных карт

• Ученые поместили мозг круглого червя (Caenorhabditis elegans) в робота Lego. 
• Они сопоставили связи между 302 нейронами червя и смоделировали их в программном обеспечении. 
• IP-адрес и номер порта используются для обращения к каждому нейрону.

Мозг — это гораздо больше, чем просто набор электрических сигналов. Если человек сможет научиться хранить эти сигналы, не искажая их, мы сможем загрузить чей-то мозг в компьютер, заставив его жить вечно в форме цифрового сознания, как в голливудском фильме «Трансцендентность».

Исследователи не приблизились к достижению такого результата, по крайней мере, с человеческим мозгом, но в прошлом они достигли нескольких важных результатов. Например, международной исследовательской группе удалось поместить мозг аскариды в тело робота Lego.

Круглый червь, который они использовали, — Caenorhabditis elegans, свободноживущая прозрачная нематода длиной примерно 1 миллиметр. Он обитает в почвах с умеренным климатом и не имеет дыхательной и кровеносной систем. Их гены и нервная система изучались несколько раз.

Источник изображения:Викимедиа

Интеграция червя в робота

Еще в 2014 году проект OpenWorm нанес на карту связи между 302 нейронами червя и смоделировал их в программном обеспечении. Затем они внедрили программу в маленького робота LEGO. Основная цель заключалась в том, чтобы полностью смоделировать Caenorhabditis elegans как виртуальный организм.

Части тела и нейронная сеть червя имеют аналоги LegoBot — нейроны носа червя заменены на роботе гидролокатором. Мотонейроны, бегущие по обеим сторонам червя, соответствуют двигателям справа и слева от робота. В целом поведение робота очень похоже на Caenorhabditis elegans.

Моделирование не является на 100 процентов точным — для запуска срабатывания нейронов требуется несколько параметров в программном обеспечении. Однако проделанная ими работа более чем впечатляет, учитывая, что робот не выполняет никаких команд или запрограммированных инструкций. Все, что он содержит, — это сеть связей, имитирующая мозг червя.

В частности, модель точна в своих соединениях и использует пакеты UDP для активации нейронов. Если 2 нейрона имеют 3 синаптических соединения, например, когда первый нейрон срабатывает, UDP-пакет передается 2-му нейрону с полезной нагрузкой «3».

Источник:Я Программист

Исследователи использовали IP-адрес, а также номер порта для обращения к каждому нейрону. Весь нейрон агрегирует веса и срабатывает, если они превышают пороговое значение. Аккумулятор сбрасывается, если нейроны срабатывают или если в течение 200 миллисекунд не поступает сообщение. Это похоже на то, что происходит в реальной нейронной сети.

Источник изображения:YouTube  

Датчики, прикрепленные к роботу Lego, опрашивают данные каждые 100 миллисекунд. Он устроен как нос червя:если что-то приближается на расстояние 20 сантиметров, он посылает в сети сенсорные нейроны.

Та же концепция применяется к 95 мотонейронам:моторные сигналы собираются и используются для управления движением и скоростью каждого мотора. Эти мотонейроны могут быть тормозными или возбуждающими, могут использоваться как отрицательные, так и положительные.

Проект OpenWorm

Проект OpenWorm продолжается и по сей день, внося улучшения в моделирование и визуализацию. Они изучают развитие червей и сосредоточились на процессе развития нематод и других форм жизни посредством анализа данных и моделирования.

Они разработали новый интерактивный подход к игре с червем в браузере — платформу Plug-and-Play под названием Geppetto. Кроме того, они используют методы оптимизации, такие как генетические алгоритмы, чтобы настроить модели так, чтобы они соответствовали экспериментальным данным реальных клеточных наблюдений.

Читайте:Живая татуировка, в которой используются генетически запрограммированные бактерии

Следующий шаг — соединить человеческий мозг — нечто, известное как коннектом. Даже если в ближайшем будущем мы не сможем загрузить человеческий мозг на компьютеры, возможность моделировать весь мозг поможет совершить революцию в искусственном интеллекте. И если бы мы когда-нибудь смогли достичь этой цели, возможности применения и возможности были бы настолько обширными, что мы не можем себе этого представить в настоящее время.