他們成功上載了一隻果蠅。研究團隊獲取了果蠅大腦的神經網絡圖(連接組),套用了一個簡單的神經元模型,並利用它來控制一個 MuJoCo 物理模擬身體,在神經激活與行動之間形成了閉環。
沒想到在兩年前 AI 還無法處理簡單數學,現在研究人員竟然成功將一隻果蠅的整個大腦上載到電腦中,並能觀察其活動——這項成就確實非常驚人。
數據規模: 包含 14 萬個神經元與 5,000 萬個突觸。每一個神經元都是從真實果蠅大腦中逐一複製而來的。
研究結果: 它具備移動能力,能對環境產生反應,且行為與真實果蠅完全一致(準確率達 91%)。
核心價值: 最重要的是,他們並沒有採用傳統 AI 的訓練方式(如強化學習)。這意味著我們在理論上可以利用此方法來模擬人類大腦(約 860 億個神經元)。
成本對比: 完成這項壯舉的公司僅籌集了 350 萬美元;相比之下,為了訓練 AI 模型以模擬現實,通常需要耗費數億美元。
技術原理與背景
這項突破源自 Eon Systems 公司最近推出的演示。他們將 2024 年 FlyWire 計劃中完整映射的果蠅大腦連接組(Connectome)轉化為電腦模型,並置入虛擬身體中運作。
其原理是先利用電子顯微鏡將果蠅大腦切割成 7,000 個薄片進行逐層掃描,隨後依靠 AI 自動分割與人工校正,將每個神經元與突觸數位化,得出約 125,000 個神經元與 5,000,000 個連接的完整連接圖譜。接著,研究團隊使用**洩漏整合發射模型(Leaky Integrate-and-Fire model)**模擬神經元的放電態,並根據真實突觸數量設定連接權重,再將此模型連接至 MuJoCo 物理引擎與 NeuroMechFly 虛擬身體框架。
感官輸入(例如糖味或觸碰)會從模擬感官傳入,訊號沿著原本生物的連接路徑傳播,最後觸發運動神經元輸出指令,令虛擬果蠅自動執行行走、清潔身體與覓食等行為。這一切完全源於大腦原始線路的自然反應,而非依靠額外訓練 AI 來模仿動作。目前該模型證明了單靠真實神經連接圖譜即可產生先天行為,但尚未加入突觸可塑性或激素調節等動態學習機制。
從 AI 奇點到數位生命
奇點一直以來都是人工智慧的專利,直到現在。數十年來,**全腦模擬(Whole-brain Emulation)**一直是人工智慧領域中極具吸引力的研究方向:逐顆神經元、逐個突觸地複製生物大腦並運行。今天,協助創立的公司——Eon Systems PBC 的影片,展示世界上第一個能夠產生多種行為的全腦模擬具身化(Embodiment)。
在 2024 年,Eon 高級科學家 Philip Shiu 與合作者在《自然》(Nature)雜誌上發表了一個完整成年果蠅大腦的運算模型,包含超過 125,000 個神經元和 5,000 萬個突觸連接。該模型是以 95% 的準確度預測了運動行為,但當時它是「無實體」的:一個沒有身體的大腦,缺乏物理意義。
現在,這個大腦擁有了歸宿。在先前研究的基礎上,此演示將基於連接組的大腦模擬與 MuJoCo 中的物理模擬飛蟲身體相結合。結果顯示:多種不同的行為均由模擬大腦自身的電路動力學驅動。感官輸入流入,神經活動通過完整的連接組傳播,運動指令流出,物理模擬的身體執行輸出,首次在全腦模擬中實現了從感知到行動的閉環。
這是一個質的飛躍。該領域先前的研究要麼模擬了沒有身體的大腦,要麼模擬了沒有大腦的動畫身體。DeepMind 和 Janelia 最近的 MuJoCo 飛蟲使用的是強化學習,而非源自連接組的神經動力學。此前從未有人展示過一個源自生物連接組的完整模擬大腦,能透過多種自然行為驅動物理模擬身體。
未來展望:邁向老鼠與人類大腦這些影響將層層遞進。Eon 的任務是建立全世界最大的神經連接組圖譜與最高保真度的大腦模擬,目標是完整數位模擬一隻老鼠的大腦,並為最終模擬人類規模大腦打好基礎。一隻老鼠的大腦約有 7,000 萬個神經元,是果蠅的 560 倍。團隊目前正致力於收集實現此目標所需的數據,結合擴張顯微鏡技術繪製神經連接,以及數萬小時的鈣離子與電壓成像數據。如果果蠅大腦已經可以在模擬中實現感覺運動迴路,那麼老鼠大腦的問題就只是規模問題,而非本質問題。
仔細觀察這段影片,你所見的並非動畫,也不是模仿生物學的強化學習策略。它是一個生物大腦的複製品,根據電子顯微鏡數據逐個神經元接駁而成。
「幽靈已不再隱身於機器之中,機器本身正轉化為幽靈。」
Eon 正在擴大團隊與基礎設施,準備下一步嘗試模擬老鼠與人類大腦。


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