Джованни Идили из OpenWorm: мозги, черви и искусственный интеллект

Рекламное объявление

Представьте, что вы - плод воображения вашего компьютера. Ваш мозг - это детальная компьютерная симуляция искусственный интеллект 7 удивительных сайтов, чтобы увидеть последние разработки в области искусственного интеллектаИскусственный интеллект еще не является HAL с 2001 года: Космическая Одиссея... но мы очень близко подходим. Конечно же, однажды это может быть похоже на то, как в Голливуде выпускают научно-фантастические котлы ... Подробнее который соединяется с моделируемыми глазами и моделируемыми мышцами и моделируемыми нервными окончаниями, которые взаимодействуют с моделируемым миром. Вы думаете и чувствуете точно так же, как сейчас, но вместо того, чтобы быть реализованным в сером мясе, ваш ум работает на кремнии.

Моделирование всего человеческого мозга, как это, еще далеко, но проект с открытым исходным кодом собирается взять жизненно важный первый шаг, имитируя неврологию и физиологию одного из самых простых животных, известных наука. Команда OpenWorm, который только что завершен

успешный кикстартерЧерез несколько месяцев от построения полной симуляции C. Элеганс, простой нематодный червь с 302 нейронами. Симулированный червь будет плавать в симулируемой воде, реагировать на симулированный стимул и (в той степени, в которой может такой простой организм) думать.

В этом интервью мы поговорим с Джованни Идили, соучредителем проекта OpenWorm, об их работе в области искусственного интеллекта. Команда OpenWorm - это многонациональная команда инженеров, которая работает над симуляцией червя уже несколько лет. Для совместной работы они используют такие инструменты обмена файлами, как Google Drive и Dropbox, а их встречи транслируются в открытом виде в виде видеовстречи Google+.

Будущее искусственного интеллекта

MUO: Привет Джованни! Это, очевидно, очень сложный и сложный проект. Можете ли вы описать прогресс, достигнутый вами в симуляции, и что еще предстоит сделать? Какие, по вашему мнению, будут наиболее значимые задачи в будущем?

Джованни: Мы добились большого прогресса на теле червя и окружающей среде, которая будет представлять нашу виртуальную чашку Петри. Мы верим в воплощение, что означает, что мозг в вакууме был бы менее интересным без моделируемая среда - «матрица червя», если хотите, - которую мозг может ощутить через сенсор нейроны.

Вот почему мы начали с того, что сначала приложили много усилий к червячному телу. Что мы имеем до сих пор анатомически точная кутикула под давлением, содержащая сокращающиеся мышечные клеткии наполнен желатиноподобной жидкостью, чтобы держать все на месте. Параллельно мы работали над тем, чтобы мозг заработал, и сейчас мы проводим первые тесты всего C. Нейронная сеть Элеганс (знаменитые 302 нейрона).

Сейчас мы приближаемся к тому моменту, когда сможем подключить мозг к телу и посмотреть, что произойдет. Это не означает, что червь «жив», потому что у него нет органов, и многие биологические детали все еще отсутствуют, но это позволит нам замкните петлю на двигательной системе, чтобы мы могли начать экспериментировать и настраивать мозг и мышцы для создания различных видов червей двигательный аппарат. Это само по себе займет нас некоторое время.

Существует два вида задач: исследовательские и технические. Задачи исследования являются типичными для любого научного предприятия. Вы не знаете, когда вы застрянете или на чем, но одна очевидная проблема здесь заключается в том, что даже если мозг картирован и связи между нейронами известны, мы до сих пор не знаем много о самих отдельных нейронах и их характеристиках, что оставляет нам много работы для их настройки - выполнимо, но трудно и время потребляя.

Это трудно, потому что животное очень маленькое, и до сих пор было невозможно сделать визуализацию расстрелянного мозга in vivo. К счастью, и это очень недавние новости, новые методы всплывают это может помочь нам заполнить некоторые пробелы.

С точки зрения инженерии, существует много технических проблем, но я бы сказал, что основной будет производительность симуляции. Мы выполняем симуляцию на графических процессорах и кластерах, но все же на симуляцию уходит много времени; там много работы.

Browser Worm Simulation

MUO: Одной из наград Kickstarter, которую вы предоставили своим сторонникам, был доступ к частичной симуляции червя в вашем браузере, включая мускулатуру. Когда вы закончите больше симуляции (например, мозг), планируете ли вы сделать эти элементы доступными и в браузере? Насколько интенсивным будет полное моделирование?

Джованни: Да, это как раз та идея. WormSim будет окном в последнюю доступную симуляцию. Как только мы добьемся значительного прогресса, например, подключив мозг в симуляции Гики взвешиваются: думает ли человек быстрее, чем компьютер? Подробнее , это будет развернуто в WormSim. Симуляция будет довольно интенсивной, но архитектура WormSim в настоящее время отделена от этого, в ощущение, что мы запустим симуляцию на необходимой инфраструктуре (кластеры GPU и т. д.), а затем сохраним Результаты. Эти результаты будут переданы в WormSim, так что люди смогут сканировать туда-сюда в симуляции, использовать элементы управления 3D-камеры, нажимать на вещи и получать доступ к метаданным симуляции.

Следующие шаги

MUO: С С. Элеганс - это только начало, после нематод, каков следующий шаг? Какие проблемы возникают между нематодой и более сложным организмом?

Джованни: Верный. Мы пытаемся построить наше технологическое планирование на будущее, и мы хотим наш двигатель быть немного похожим на LEGOS для вычислительной биологии, в идеале, чтобы после C. Элеганс, нам не нужно начинать с нуля, но мы можем собрать более сложный организм, используя то, что мы уже создали.

Кандидатами являются пиявка (10 тыс. Нейронов) и плодовая муха или личиночный рыбок данио (оба около 100 тыс. Нейронов). Дело не только в том, сколько нейронов, но и в том, насколько хорошо изучен организм. Конечно, пройдет довольно много лет, прежде чем мы сможем даже подумать о борьбе с другими организмами, но если какая-то другая группа хотела чтобы начать работу с любым из этих организмов, мы были бы рады сделать все возможное, чтобы помочь любым возможным способом - все наши инструменты открыто.

Основная проблема заключается в том, что по мере того, как мозг организма становится все больше и больше, как мышь с 75 миллионами нейронов, вы отчасти вынуждены работать с популяциями, а не с четко определенными нейронными цепями, состоящими из разумного количества нейроны. «Закрытие цикла» становится немного сложнее. Также вам нужно больше вычислительная мощность 10 способов пожертвовать свое процессорное время науке Подробнее и делать что-то вроде того, что мы пытаемся с C. Элеганс, клеточное моделирование, не ограниченное нейронами, совершенно немыслимо. Как только вы достигаете этого макроуровня, вы вынуждены работать с чем-то более крупным. Но это произойдет, без сомнения!

Валидация и тестирование

MUO: Учитывая, что программное обеспечение, которое вы разрабатываете, является очень сложным и включает моделирование на многих уровнях, как вы проверяете свои модели для определения успеха? Есть ли тесты, которые вы хотели бы выполнить, но еще не смогли?

Джованни: На каждом уровне детализации мы проводим «модульное тестирование» компонентов нашего программного обеспечения по результатам экспериментов. Экспериментальные данные уже доступны в открытом доступе или получены из лабораторий, которые решили пожертвовать их нам. Моделирование нейронов должно соответствовать экспериментальным измерениям активности нейронов. Механические симуляции для тела червя и его среды должны следовать законам физики.

Аналогичным образом, макроподчинения смоделированного червя (плавание / ползание) должны следовать экспериментальным наблюдениям на этом уровне. Есть на самом деле группа из нас которые работают над подготовкой невероятного количества данных, чтобы мы могли количественно сказать для убедитесь, что наш червь шевелится так же, как настоящий, как только наш симулятор будет готов испытания.

Приложения исследований

MUO: Какое применение этого вида симуляции вам наиболее интересно? Каковы наиболее важные области применения этой технологии?

Джованни: Этот вид симуляции, когда он будет подтвержден, может позволить нам проводить эксперименты на компьютере вместо живых животных. Это имеет очевидные преимущества с точки зрения воспроизведения экспериментов и огромного количества экспериментов, которые могут быть проведены. C. Элеганс является образцом организма для болезней человека, поэтому мы говорим о возможном понимании болезней снизу вверх как болезни Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона, и это лишь некоторые из них, и, как мы надеемся, ускорит излечение. Эту же технологию можно использовать для моделирования здоровых или больных популяций тканей человека, просто загружая различные модели в двигатель.

Лично я чрезвычайно взволнован тем, как то, что мы делаем, может помочь нам понять, как мозг работает в очень гибком масштабе. Только представьте, что это значит, если мы можем захватить мозг червя как набор параметров (который становится все более возможным благодаря новым технологиям визуализации) и вводить те же параметры в нашу моделирование. Это может звучать как научная фантастика, но воспоминания уже внедрены в живых животных.

Что OpenWorm значит для вас

Технология, лежащая в основе проекта OpenWorm, интересна на многих уровнях. Технология картирования и моделирования мозга целых животных имеет глубокие и, в конечном итоге, изменяющие мир последствия для состояния человека.

На более непосредственном уровне, способность экспериментировать на имитируемых животных и изучать болезни в дотошном, вычислительные детали вполне могут обеспечить совершенно новый вид науки - массовые эксперименты, выполняемые компьютерами, на компьютерах. Технология OpenWorm, рассчитанная на более крупные организмы, может позволить нам изучать такие сложные для понимания заболевания, как шизофрения и рак, совершенно новыми и захватывающими способами.

Как вы видите, чего человечество достигнет с помощью этой технологии за десять лет? 50? Дайте нам знать об этом в комментариях! Вы можете следить за командой OpenWorm на www.openworm.org