要約:
ショウジョウバエは最近、多忙なデジタル ライフを送っています。
『Minecraft』に詰め込まれて歩き回り、『Doom』では射撃を学び、『スーパーマリオ64』では何度も壁にぶつかった。 4つの音符を聞いて「Y.M.C.A.」を踊ったり、ルービックキューブを回そうとしたり、何百回も失敗しながらも路上駐車を完了させたり、曲がるときにライトをつけるよう求められたりした。
ビットコインの投機をシミュレートするためにそれに 100 ドルを提供した人もいれば、LinkedIn への投稿を依頼した人もいて、最終的には仮想の「ショウジョウバエの楽園」に引退しました。
このリレーは 9 月 3 日に始まりました。 MaleCNS v1.0 と呼ばれるショウジョウバエの神経系の配線図が公開され、プログラマーはすぐにそれを使い始めました。
このデータは、ショウジョウバエの成虫の脳と腹側神経索をカバーしており、昆虫の脊髄に相当します。図全体では、166,700 個のニューロンと約 1 億 2,400 万個のシナプス接続が概説されており、目から脚を制御する運動ニューロンまでたどることができます。
データ ポータル FlyWire Codex の開発に携わった研究者らによると、このサイトは急速に 1 日に何千回もダウンロードされるようになりました。 AI プログラミング ツールは、ゲーム、グラフィックス、コントロール インターフェイスを構築するための敷居を下げます。
元々は視覚、運動、求愛の研究に使用される神経科学の資料であったものが、数日のうちにインターネット開発者にとっての新しいおもちゃ箱になりました。
01インターネットは、いくつかの命を与えてくれました
この傾向は最初に「Minecraft」から広がりました。
ジョージア工科大学の大学院生、エヴァン シンクレア スミスは、ショウジョウバエのニューラル ネットワークをキューブの世界に接続し、視覚的なイメージをニューラル入力に変換し、ネットワークの活動から動作命令を読み取りました。実験のビデオが公開された後、それは急速に広まり、他の開発者はボディとタスクを同じ配線図に置き換え始めました。
ソフトウェア エンジニアのマーク アンサンクは、模擬ショウジョウバエに横駐車の練習を依頼し、一度完了するまでに何百回も失敗しました。彼は、現実に方向指示器を使用する人がほとんどいないことに我慢できず、ショウジョウバエのために方向指示器を使用するためのルールを追加しました。
アンサンクは後にニューヨーク・タイムズへの中継を要約し、こう述べた。誰もが考えていたのは、ショウジョウバエが何ができるかではなく、ショウジョウバエがどんなばかばかしいことができるかということだった。
それでショウジョウバエは音楽を聴き始めました。あるプロジェクトでは、4 つの音符を刺激信号に変換して「Y.M.C.A.」に従うようにしています。別のプロジェクトでは、ルービック キューブを回転させるように訓練しています。
404 Media では、LinkedIn への投稿の執筆、グリルした肉の切り分け、デジタルショウジョウバエの危険のない仮想世界への退避なども列挙しています。一部の開発者は、ショウジョウバエのオスが他のオスにもっと積極的に近づくように刺激条件を変更しました。
これらのプロジェクトは同じ神経配線図を共有していますが、完成度は大きく異なります。
あらかじめ用意されたアクションをショウジョウバエのニューラル ネットワークに接続するだけの人もいれば、ネットワークが行動を変えることができるかどうかを確認するために報酬と罰を追加する人もいます。いくつかは単なる楽しいアイデアです。
短いビデオでは、すべて「デジタルショウジョウバエが新しいスキルを学習した」ように見えます。実際に混合されるのは、デモンストレーション、トレーニング、想像力です。
Doom は、公開実験プロセスを備えた最も完全なプロジェクトの 1 つです。
ソフトウェア エンジニアの Alex Wormuth は、ゲーム画像を視覚刺激に変換し、感覚ニューロンに送信します。ネットワーク アクティビティは、方向転換、前進、発射にマッピングされます。キャラクターが危害を加えられると、プログラムは嫌悪反応に関連する 2 つのドーパミン細胞を刺激し、徐々に危険を回避する方法を学習することを期待します。
実験は数千ラウンドにわたって実行されました。
ショウジョウバエは時折敵を攻撃しますが、彼らが生き残る方法を学習しているかどうかは証明されていません。
プロジェクトの最新バージョンは、開発者自身が設定した視覚テスト、条件反射テスト、生存テストに不合格でした。ゲームを延長したり、接続の重みを調整したりするだけでは、学習が行われたことを証明することはできません。
スーパー マリオ 64 のショウジョウバエには、トレーニング、報酬、スターの収集などの目標はありません。何度も移動して壁にぶつかります。
「リズム ライトセーバー」の人気のビデオは記録されたシーケンスに依存しており、開発者は外部信号を減らし、新しいシーンに基づいてシステムが直接反応できるようにする試みを続けています。
ワームスは後に Stonkfly を作りました。
ビットコイン K ラインは低解像度の画像として描画され、シミュレートされたショウジョウバエの左目と右目に送信されます。ネットワークは買い、売り、またはホールドを出力し、利益と損失はそれぞれ人為的に設定された報酬信号と嫌悪感信号をトリガーします。
ある試みでは、一時的に約 1 ドルを稼ぎましたが、通貨価格の下落に伴って元に戻りました。このプロジェクトはデフォルトで模擬取引を使用しており、著者はショウジョウバエがお金を稼ぐ方法を学習したことを証明していません。
02配線図があることと頭脳があることは同じではありません
このマップを描くために、研究者らは中枢神経系を 66 の部分に分割し、7 台の電子顕微鏡を 1 年間連続稼働させ、AI を使用して数百万枚の 2 次元画像を 3 次元構造につなぎ合わせ、その後ニューロンとシナプスを 1 つずつ手動でチェックしました。
このニューラル ネットワークをコンピューター上で実行するには、配線図があるだけでは十分ではありません。開発者は、図に欠けている情報についての仮定を立てる必要もあります。
コネクトームは各ワイヤーに至るまで正確ですが、各ニューロンの現在の状態、実際のシナプスの強さ、神経伝達物質の変化を完全に記録するわけではなく、すべての筋肉、ホルモン、体内環境をコンピューターに取り込むわけでもありません。
ニューロンがどのように放電するか、視覚信号の強さ、射撃や回転に対応する活動のグループはすべて手動で入力する必要があります。一連のパラメーターを変更すると、同じグラフがまったく異なる動作を示す場合があります。
これは、デジタルショウジョウバエがプレイヤー、ドライバー、トレーダーに簡単に変身する理由も説明します。
開発者は、既成の頭脳を仮想世界に移行させているわけではありません。彼らが直面したのは、十分に複雑ではあるが多くのギャップを残したネットワークでした。ゲームはビジュアルと報酬を提供し、コードは身体と動きを提供し、ショウジョウバエの配線図はその間のアクティビティを中継しました。
環境が変化するたびに、開発者は、どのようにして外界を神経系に送り込むか、どのようにして神経活動を行動に変えるか、どの接続を変更せずに残しておくべきか、どのパラメータは推測のみが可能であるかなど、開発者は再び答えを返さなければなりません。
神経科学者はこれらの仮説を 1 つずつ微調整し、生きているハエと比較することができます。
どのニューロン モデルが実際の活動に近いか、どの回路が方向転換、逃避、求愛を決定するか、1 つの接続を変更すると別の動作が同時に破壊されるかどうかなど、すべて完全なネットワークで答えることができます。
ゲーム、路上駐車、模擬取引は、このロードマップが解体されたときに最初に実行できる方法のほんの一部にすぎません。
関連記事:
ショウジョウバエの脳の完全なデジタル再構成は、科学研究コミュニティで人気を集めています
コメント