После того, как мозг плодовой мухи открыт, он занят больше, чем человек: играет в игры, смотрит K-линии и учится парковаться.

Аннотация:

В последнее время плодовая мушка ведет насыщенную цифровую жизнь.

Некоторые люди давали ему 100 долларов за имитацию спекуляций с биткойнами, другие просили его писать посты в LinkedIn и, наконец, удалились в виртуальный «рай для плодовых мух».

Эта эстафета стартовала 3 сентября. Схема подключения нервной системы дрозофилы под названием MaleCNS v1.0 стала доступна публике, и программисты быстро ею воспользовались.

Эти данные охватывают головной мозг и брюшную нервную цепочку взрослого самца плодовой мухи, которая эквивалентна спинному мозгу насекомого. На всей схеме обозначено 166 700 нейронов и примерно 124 миллиона синаптических связей, которые можно проследить от глаз до мотонейронов, управляющих ногами.

Исследователи, участвовавшие в разработке портала данных FlyWire Codex, заявили, что сайт быстро загружается тысячи раз в день. Инструменты программирования искусственного интеллекта также снижают порог создания игр, графики и интерфейсов управления.

То, что изначально было нейробиологическим материалом, используемым для изучения зрения, движения и ухаживания, за считанные дни превратилось в новый ящик для игрушек для интернет-разработчиков.

01Интернет подарил ему несколько жизней

Эта тенденция впервые распространилась из «Minecraft».

Аспирант Технологического института Джорджии Эван Синклер Смит подключил нейронную сеть плодовой мухи к кубическому миру, преобразовал визуальные изображения в нейронные данные, а затем прочитал инструкции по движению из сетевой активности. После выхода видео эксперимента оно стало вирусным, и другие разработчики начали заменять тела и задачи на одну и ту же схему подключения.

Инженер-программист Марк Унтханк попросил симулированную плодовую муху попрактиковаться в парковке сбоку, но ему это не удалось сотни раз, прежде чем он выполнил это задание один раз. Поскольку он не мог смириться с тем, что на самом деле мало кто использует сигналы поворота, он добавил правила включения света для плодовых мух.

Унсэнк позже резюмировал сообщение New York Times: Все думали не о том, что может делать плодовая мушка, а о том, какие нелепые вещи она может делать.

Итак, плодовая мушка начала слушать музыку. Один проект преобразует четыре музыкальных ноты в стимулирующие сигналы, чтобы они соответствовали «YMCA»; другой проект обучает его вращать кубик Рубика.

404 Media также сообщает о написании постов в LinkedIn, разделке мяса на гриле и возвращении цифровых дрозофил в безопасный виртуальный мир. Некоторые разработчики изменили условия стимуляции, чтобы самцы плодовых мух охотнее приближались к другим самцам.

Эти проекты имеют одну и ту же схему нейронной связи, но степень завершенности сильно различается.

Некоторые просто подключают заранее запланированные действия к нейронной сети плодовой мухи, некоторые добавляют награды и наказания, надеясь увидеть, сможет ли сеть изменить поведение; некоторые — просто забавные идеи.

В коротких видеороликах все они выглядят так, будто «цифровые дрозофилы освоили новые навыки». На самом деле смешаны демонстрация, тренировка и воображение.

Doom — один из наиболее законченных проектов, в котором ведется публичное экспериментирование.

Инженер-программист Алекс Вормут преобразует игровые изображения в визуальные стимулы и отправляет их сенсорным нейронам; Затем сетевая активность преобразуется в повороты, движение вперед и стрельбу. Когда персонажу причиняют вред, программа стимулирует две дофаминовые клетки, связанные с реакцией отвращения, надеясь, что он постепенно научится избегать опасности.

Эксперимент длился тысячи раундов.

Плодовые мушки иногда поражают своих врагов, но они не доказали, что научились выживать.

Последняя версия проекта провалила тесты на зрительные, условные рефлексы и выживаемость, поставленные самими разработчиками. Расширение игры или корректировка весов соединений сами по себе не доказывают, что обучение произошло.

Дрозозовые мушки в Super Mario 64 не преследуют целей обучения, получения наград или сбора звезд. Он движется и неоднократно ударяется о стены.

Популярное видео «Rhythm Lightsaber» основано на записанных эпизодах, и разработчики все еще пытаются уменьшить внешние сигналы и позволить системе реагировать напрямую на основе новых сцен.

Позже Уормут создал Stonkfly.

K-линия Биткойна рисуется в виде изображения низкого разрешения и отправляется в левый и правый глаз моделируемой плодовой мухи; выходы сети покупают, продают или держат, а прибыль и убытки запускают искусственно устанавливаемые сигналы вознаграждения и отвращения соответственно.

В одной из попыток он ненадолго заработал около 1 доллара США, а затем потерял его обратно, поскольку цена валюты упала. В проекте по умолчанию используется симулированная торговля, и автор не доказал, что плодовые мухи научились зарабатывать деньги.

02Иметь электрическую схему — это не то же самое, что иметь мозг

Чтобы нарисовать эту карту, исследователи разделили центральную нервную систему на 66 частей, позволили семи электронным микроскопам работать непрерывно в течение года, использовали ИИ, чтобы собрать миллионы двумерных изображений в трехмерную структуру, а затем вручную проверили нейроны и синапсы один за другим.

Чтобы эта нейронная сеть работала на компьютере, недостаточно иметь схему подключения. Разработчик также должен сделать предположения относительно недостающей информации на диаграмме.

Коннектом может быть точен до каждого провода, но он не фиксирует полностью текущее состояние каждого нейрона, реальную силу синапсов и изменения нейротрансмиттеров, а также не переносит в компьютер все мышцы, гормоны и внутреннюю среду тела.

Как разряжаются нейроны, насколько силен зрительный сигнал и какая группа действий соответствует стрельбе или повороту — все это необходимо заполнять вручную. Изменяя набор параметров, один и тот же график может показывать совершенно разное поведение.

Это также объясняет, почему цифровые дрозофилы так легко превращаются в игроков, водителей и торговцев.

Разработчики не переносят готовый мозг в виртуальный мир. Они столкнулись с сетью, которая была достаточно сложной, но оставляла много пробелов: игра обеспечивала визуальные эффекты и награды, код обеспечивал тело и движение, а схема соединений плодовых мух передавала активность между ними.

Каждый раз, когда среда меняется, разработчикам приходится заново отвечать: как отправить внешний мир в нервную систему, как превратить нейронную активность в действия, какие связи должны оставаться неизменными, а о каких параметрах можно только догадываться.

Затем нейробиологи смогут корректировать эти гипотезы одну за другой и сравнивать их с живыми мухами.

Какая модель нейрона ближе к реальной активности, какие цепи определяют поворот, бегство и ухаживание, и приведет ли изменение одной связи к разрушению другого поведения одновременно, — на все это можно ответить в полной сети.

Игры, боковая парковка и имитация торговли – это лишь некоторые из первых способов игры, когда люди разрушают эту дорожную карту.

Статьи по теме:

Полная цифровая реконструкция мозга плодовой мухи стала популярной в научно-исследовательском сообществе