智源发布线虫生命模型，超级人脑有望在未来1

作者：张馨予

出品 | CSDN（ID：CSDNnews）

5 月 31 日，作为国际性、权威性、专业性和前瞻性的 " 内行 AI 盛会 " ——智源大会开幕，会上，智源研究院发布了其最新研究成果线虫生命模型——天宝 1.0。再次引发了业界对通用人工智能和生命模拟技术的新思考，生命模拟的最新进展和面临挑战是什么，距离实现具有自我意识的超级人脑还有多远？CSDN 针对上述问题采访了智源研究院院长、北京大学教授黄铁军和智源研究院生命模拟研究中心负责人马雷，为我们作出解读。

通向强人工智能的线虫生命模拟

通常，在 AI 与生命科学交叉的研究领域，会选择一些方便观测且具有代表性的 " 模式生物 " 如线虫、果蝇、斑马鱼，小鼠、猴子等，其中线虫（这里指秀丽隐杆线虫，Caenorhabditis elegans）是一种不到 1mm 的微小动物，由 302 个生物神经元组成，是具备发育、生成、觅食、逃跑等各种复杂功能的 " 通用生命智能 "。因为生命的复杂程度差别较大，所以从研究最简单的线虫体的神经系统开始，能够大幅促进人工智能基础理论的发展。

早在 1965 年，科学家 Sydney Brenner 就利用线虫作为分子生物学和发育生物学研究领域的模式生物。随着研究的不断深入，科学家认为如果将延长蠕虫生命的科学应用到人类身上，人类活到 500 岁将不只是梦想。秀丽隐杆线虫的两个基因通路使通过遗传相互作用进行抗衰老治疗成为可能。同样，作为最小的通用生命智能载体，秀丽隐杆线虫因其确定的神经元规模、较容易满足的模拟算力需求，也成为强人工智能研究的第一选择。

但在强人工智能的研究道路中，从图灵机诞生至今近 70 年，以科学计算为基础的人工智能并未真正触及智能的核心问题，它只是在解决规模越来越大、越来越复杂的应用问题如语音识别、图像识别、下围棋等，与人类大脑所表现出的能力相差甚远。2018 年，智源研究院院长黄铁军发表非学术文章《人类能制造出超级大脑吗？》，指出人类大脑是强人工智能唯一参照物，未来 15-30 年，我们将亲眼见证超级人脑的诞生。他所说的超级人脑，是一个具有自我意识、能够适应环境、应对挑战，且能力超越人类的智能机器。

而要通向强人工智能，必须从生物机理模拟角度启发下一代人工智能，线虫生命模型由此诞生。

据黄铁军介绍，本次发布的线虫生命模型经过仿真环境的训练，由高精度神经系统控制，实现了与三维动态仿真环境的实时交互，表现出能够像真实线虫一样嗅探并控制身体蠕动到感兴趣的目标的智能行为。线虫生命模型单个精细神经元所表征的计算复杂度可类比 5-8 层 DNN（ 2021 年 8 月 10 号，《Single Cortical Neurons As Deep Artificial Neural Networks》指出用 DNN 模拟生物神经元，需要 5-8 层人工神经元才能达到单个生物神经元的复杂度），这意味着虽然线虫只有 302 个神经元，但由于它的复杂性，或许需要用上千层人工神经元才能完成线虫生命的所有行为。而现有研究表明，19 个线虫生物神经元组成的神经回路就有可能控制自动驾驶汽车（《Neural circuit policies enabling auditable autonomy》 Nature Machine Intelligence，2020.10）。

据马雷透露，目前线虫生命模型虽然已达最高精度，但智源研究院仍想把它向更通用的智能方向发展，如在仿真环境中训练、进化，激发更多的智能行为，以应用到更广泛的人工智能研究与应用中。同时，智源研究院希望外界发现线虫生命模型的价值，进一步将它落地到行业应用中。

智源发布线虫生命模型，超级人脑有望在未来1

线虫生命模型对生命模拟技术发展的意义

那么，站在生命模拟技术的角度，线虫生命模型对智能生命的发展又意味着什么呢？

总的来说，无论是研究线虫还是研究人脑，对于人工智能和生命科学而言，都需要彻底了解研究对象的结构和功能。例如，生命科学中的两项重要进展：进化论、基因，进化论讲述了生物功能与行为的演变，基因从物质基础角度解释了生物结构。

对于线虫的研究而言，线虫如何通过蠕动身体接近事物或躲避毒物，这种现象即反映了线虫具备的功能。而线虫 302 个神经元的连接便是它的结构，这在 20 世纪 80 年代就已经确定。清楚了线虫的结构与功能后，下一步是否能基于软件、硬件模拟线虫生命模型，重现线虫行为？如果线虫生命模型能够在数字空间很好的运行，并且与真实的线虫生命体有着同样的表现，那么它的意义是重大的。通过对线虫神经系统与肌肉的研究，就可以观察和总结更复杂的生命体，进而构造更复杂的仿真生物。19 个生物神经元控制自动驾驶便是很好的例子，以低代价实现高价值。