科學家成功創建果蠅大腦數字化仿真模型

舊金山初創公司Eon Systems聲稱，他們已經成功創建了首個能夠控制虛擬身體并產生可識別行為的果蠅大腦數字仿真模型。

如果這是真的，我們可以稱其為"巨大突破"，而支撐這項研究的論文看起來確實可靠。這聽起來像科幻小說中的內容，但并非你可能想象的那種科幻。

這項"首個多行為大腦上傳"研究基于多項重要的前期工作，包括一些在知名期刊上發表的重量級科學研究論文。否則，我們早就會忽略這個消息了。乍一看，這個故事觸發了我們的多個警報（大腦上傳、人工智能、虛擬現實、奇點理論）。

然而，從表面上看，這項研究似乎是合理的。Eon Systems的研究人員采用了幾個現有的組件：果蠅大腦掃描、神經元建模工具、果蠅部分肌肉和身體的模型，以及一個非常簡單的虛擬環境，將它們連接在一起并運行。團隊聲稱結果顯示了真實昆蟲的一些行為。

其中一個關鍵部分是果蠅（黑腹果蠅）的全腦連接組——這是經典的實驗室生物之一，也是筆者在1980年代大學期間花費數小時通過雙目顯微鏡觀察的物種（當時，他能夠以每小時數十到數百只的速度在培養皿中分離出麻醉雄蠅和雌蠅）。實際上，這是果蠅大腦的3D掃描，包含125,000個神經元和5000萬個突觸。

掃描來自一只成年雌性果蠅。這一點很重要，因為果蠅作為模式生物的原因之一是它們幼蟲的某些部分異常巨大，因此更容易操作。相對而言，蛆蟲的活動有限，所以蛆蟲大腦掃描會更容易——但研究人員選擇的是成年果蠅。

這個連接組來自名為Flywire的項目。該項目于2024年發表，同年，一個團隊證明它似乎能夠對某些信號做出反應，相關內容發表在《自然》期刊的論文"果蠅計算大腦模型揭示感覺運動處理"中。

Eon Systems使用名為Brian2的尖峰神經網絡仿真器運行大腦掃描，這不是打字錯誤。Brian2是開源軟件，源代碼可在GitHub上找到。Eon還利用了NeuroMechFly v2模型，如論文"模擬成年果蠅的具身感覺運動控制"中所述。

因此，研究團隊獲得了突觸級別的果蠅大腦掃描。他們使用人工智能工具將掃描中的125,000個神經元重新連接起來，重建了5000萬個突觸。然后在現有的神經元網絡建模工具中運行生成的數據集。他們將這個數字化模型果蠅大腦連接到另一個代表果蠅身體某些部分的模型：腿部、觸角、口器等。最終模型由MuJoCo高級物理仿真提供輸入。

Alex Wissner-Gross博士在其Substack文章中展示的視頻顯示了模型果蠅的移動。總結來說，模型果蠅大腦控制著模型果蠅身體，成功實現了行走、停止和清潔觸角，當模型接收到類似糖味的信號時，它會停下并伸出口器。換句話說，它伸出了舌頭進行舔舐。

我們向在硅片中運行神經元模型方面擁有豐富知識的Steve Furber博士咨詢了這個消息。他是ARM處理器的聯合創造者，后續研究包括創建SpiNNaker 2硬件。

公平地說，Substack帖子中至少有一條評論是嚴厲批評的。我們專門就此詢問了Furber博士。

Eon Systems的工作是否是一只在果蠅矩陣中蘇醒的上傳果蠅？不是。但它確實展示了將建模的果蠅大腦與建模的果蠅身體相互連接并產生類似果蠅行為的能力，這確實令人印象深刻。

Wissner-Gross博士在人工智能及相關領域寫作和演講已有約15年時間，所以他顯然非常有動機將此事發揮到極致，但即便如此，對我們來說這看起來仍然是一個令人印象深刻的結果。

關于目前的結果，有許多事情尚未說明。其中之一是耗時多長。這將是一個絕對龐大的模型，意味著運行它會相當緩慢。我們絕對確信模型和視頻不是實時運行的。很可能為了獲得幾秒鐘的類果蠅行為，需要數周或數月的計算機時間。我們確信在接下來的幾年里，不會有飛行昆蟲的大腦掃描作為機載無人機飛行員。

我們相信世界各地的研究人員將爭相復制這項工作，并確實會尋找任何問題并突出它們。不過，除其他事項外，這可能會使獲得資助變得更容易。這是那種你可以在不理解的管理員面前揮舞并產生良好效果的演示。

科幻小說的共鳴是不可避免的，但它們可能不像你最初想象的那樣積極。

例如，你可能會興奮這可能是朝向大腦上傳的一個可測量的小步驟。小心你的愿望，讀讀我們近年來最喜歡的關于人類大腦上傳的思想實驗《Lena》。這是一個以虛假維基百科文章形式呈現的絕佳短篇小說，讀起來令人毛骨悚然。（標題取自數字圖像處理中使用的參考圖像之一。同名模特本人現在希望這張圖像被淘汰。）

對于更長的版本，有Neal Stephenson最近的小說《Fall; or, Dodge in Hell》。如果你瞇著眼睛看，這大致有一個快樂結局的形狀，但真正的潛臺詞就在標題中。

不過，它直接而密切地讓我們想起的是Charles Stross的短篇小說《Lobsters》，這并非巧合，因為與我們分享這項研究的人就是該作者。這后來成為他2005年小說《Accelerando》的一部分，講述了人類經歷技術奇點的故事。科技界的很多人都非常喜歡這本書（在Goodreads上有22,431個評分和1,448條評論），但沒有注意到背景中發生的巨大種族滅絕暴行——這應該告訴你關于科技兄弟的重要信息。

對我們來說，啟示是，隨著俄羅斯入侵烏克蘭拖入第12年，加沙戰爭已持續近30個月，新的2026年伊朗戰爭繼續推高油價和硝煙，我們正在滾入William Gibson的"頭獎"情景：

在21世紀，它殺死了80%的人類和地球上大部分其他生命。恰好，它伴隨著一個巨大科學和技術進步的時期。

Q&A

Q1：Eon Systems創建的果蠅大腦模型有什么特別之處？

A：Eon Systems聲稱創建了首個能夠控制虛擬身體并產生可識別行為的果蠅大腦數字仿真模型。該模型基于包含125,000個神經元和5000萬個突觸的果蠅全腦連接組，能夠實現行走、清潔觸角和對糖味信號伸出口器等行為。

Q2：這個果蠅大腦仿真模型是如何工作的？

A：研究團隊將果蠅大腦3D掃描與神經元建模工具、果蠅身體模型和虛擬環境連接在一起。他們使用Brian2尖峰神經網絡仿真器運行大腦掃描，并通過人工智能工具重新連接神經元，最終在MuJoCo物理仿真環境中實現了類果蠅行為。

Q3：這項研究對未來有什么意義？

A：雖然這不是真正的"大腦上傳"，但展示了將建模大腦與建模身體連接并產生生物行為的可能性。不過，由于模型運行速度很慢，可能需要數周或數月的計算時間才能獲得幾秒鐘的行為，短期內不會有實際應用，但為相關研究提供了重要參考。