Джовани Идили от OpenWorm: Мозъци, червеи и изкуствен интелект

реклама

Представете си, че сте откъс от въображението на компютъра си. Вашият мозък е подробна компютърна симулация - an изкуствен интелект 7 невероятни уебсайтове, за да видите най-новите програми за изкуствен интелектИзкуственият интелект все още не е HAL от 2001 г.: Космическата одисея…, но ние се приближаваме ужасно. Със сигурност, един ден може да е подобно на научнофантастичните тютюневи изделия, които биват избивани от Холивуд ... Прочетете още който се свързва със симулирани очи и симулирани мускули и симулирани нервни окончания, които взаимодействат със симулиран свят. Мислите и се чувствате точно както сега, но вместо да бъдете внедрени в сиво месо, умът ви работи на силиций.

Симулирането на цял човешки мозък по този начин е невъзможно, но проектът с отворен код е на път да поеме жизненоважна първа стъпка чрез симулиране на неврологията и физиологията на едно от най-простите животни, за които е известно наука. Най- Екип на OpenWorm, която току-що завърши успешен Kickstarter, е на няколко месеца от изграждането на пълна симулация на C. елегани, обикновен нематоден червей с 302 неврона. Симулираният червей ще плува в симулирана вода, ще реагира на симулиран стимул и (дотолкова, доколкото такъв прост организъм може), мислете.

В това интервю ще си говорим с Джовани Идили, съосновател на проекта OpenWorm, за работата им в изкуствения интелект. Екипът на OpenWorm е многонационален екип от инженери, които работят върху симулацията на червеи от няколко години. Те използват инструменти за споделяне на файлове като Google Drive и Dropbox, за да си сътрудничат, а срещите им се предават публично като Google+ Hangout.

Бъдещето на изкуствения интелект

MUO: Здравей Джовани! Това очевидно е много сложен и предизвикателен проект - бихте ли описали напредъка, който сте постигнали в симулацията досега и какво ви остава? Кои според вас ще бъдат най-значимите предизвикателства за напред?

Джовани: Постигнахме много напредък върху тялото на червея и заобикалящата го среда, която ще представлява нашето виртуално петрие. Ние вярваме във въплъщение, което означава, че един мозък във вакуум би бил по-малко интересен без симулирана среда - "матрицата на червеите", ако желаете - мозъкът може да изпита чрез своята сетивност неврони.

Това е причината, поради която започнахме да влагаме първо много усилия в тялото на червея. Това, което имаме досега, е анатомично точна, под налягане кутикула, която съдържа свиващи се мускулни клетки, и е пълнен с желатинова течност, за да поддържа всичко на мястото си. Успоредно с това работихме над пускането на мозъка и в момента провеждаме първите тестове на целия С. елеганска невронна мрежа (известните 302 неврона).

Вече се приближаваме до момента, че можем да започнем да включваме мозъка в тялото и да виждаме какво ще се случи. Това няма да означава, че червеят е „жив“, защото няма органи и много биологични детайли все още липсват, но ще ни дадат възможност да затворете веригата на двигателната система, така че можем да започнем да експериментираме и да ощипваме мозъка и мускулите, за да генерираме различни видове червей придвижване. Само това ще ни държи заети известно време.

Съществуват два различни вида предизвикателства - изследователски предизвикателства и технически. Изследователските предизвикателства са тези, характерни за всяко научно начинание. Не знаете кога ще се забиете или на какво, но едно очевидно предизвикателство тук е, че въпреки че мозъкът е картографиран и връзките между невроните са известни, ние все още не знаем много за самите отделни неврони и техните характеристики, което ни оставя много работа за да ги настроим - изпълними, но трудно и време отнема.

Това е трудно, тъй като животното е много малко и досега беше невъзможно да се направи in vivo изображение на стрелящия мозък. За щастие и това е съвсем скорошна новина, новите техники се появяват на повърхността това може да ни помогне да попълним някои от пропуските.

По отношение на инженерството има много технически предизвикателства, но бих казал, че основното би било изпълнението на симулацията. Изпълняваме симулацията на графични процесори и клъстери, но все пак отнема много време, за да симулираме; има много работа за вършене там.

Симулация на червеи в браузъра

MUO: Една от наградите на Kickstarter, която предоставихте на своите поддръжници, беше достъпът до частична симулация на червея във вашия браузър, включително мускулатура. Когато завършите повече от симулацията (като мозъка), планирате ли да направите тези елементи достъпни и в браузъра? Колко интензивно ще работи пълната симулация?

Джовани: Да - точно това е идеята. WormSim ще бъде прозорец в най-новата налична симулация. След като постигнем значителен напредък, като включване на a мозъка в симулацията Geeks тежи в: Човек мисли ли по-бърз от компютъра? Прочетете още , това ще бъде представено на WormSim. Симулацията ще бъде доста интензивна, но в момента архитектурата на WormSim е отделена от тази в смисъл, че ще стартираме симулацията на необходимата инфраструктура (GPU клъстери и т.н.) и след това ще съхраняваме резултати. Тези резултати ще бъдат предавани в WormSim, така че хората ще могат да сканират напред и назад в симулацията, да използват 3D контроли на камерата и да кликват върху нещата и да имат достъп до метаданни за симулация.

Следващи стъпки

MUO: От В. elegans е само началото, след нематодите, коя е следващата стъпка? Какви предизвикателства възникват между нематодата и по-сложния организъм?

Джовани: Правилно. Опитваме се да изградим нашето технологично планиране за бъдещето и искаме нашия двигател да бъде малко като LEGOS за изчислителна биология, в идеалния случай, така че след В. елеги, които не трябва да започваме от нулата, но можем да съберем по-сложен организъм, използвайки това, което вече сме изградили.

Кандидатите са пиявицата (10k неврони) и плодовата муха или ларвите зебрафи (и двата около 100k неврони). Въпросът не е само в това колко неврони, но и колко добре е проучен организмът. Със сигурност ще минат доста години, преди дори да мислим да се справим с други организми, но ако някоя друга група искаше за да започнем с който и да е от тези организми, ще се радваме да отидем над и отвъд, за да помогнем по какъвто и да е начин - всички наши инструменти са отворен.

Основното предизвикателство е, че когато мозъкът на организма става все по-голям и по-голям, като мишка със своите 75 милиона неврони, вие са принудени да работят с популации, а не с добре дефинирани невронни схеми, съставени от разумни количества неврони. „Затварянето на цикъла“ става малко по-сложно. Също така имате нужда от повече изчислителна мощност 10 начина да дарите времето на вашия процесор за наука Прочетете още и да правим нещо като това, което правим с C. елегани, симулирането на клетки по клетки, което не се ограничава до невроните, е направо немислимо. След като стигнете до това макро ниво, вие сте принудени да работите с нещо по-грубо зърнено. Но ще стане, без съмнение!

Валидиране и тестване

MUO: Като се има предвид, че софтуерът, който разработвате е много сложен и включва симулация на много нива, как да утвърдите моделите си, за да определите успеха? Има ли тестове, които бихте искали да извършите, но все още не сте успели?

Джовани: На всяко ниво на детайлност ние "тестваме" единици на нашите софтуерни компоненти спрямо експериментални резултати. Експерименталните данни или вече са достъпни на открито, или идват от лаборатории, които решават да ни ги дарят. Невроналните симулации трябва да съответстват на експериментални измервания на невронната активност. Механичните симулации за тялото на червея и неговата среда трябва да следват законите на физиката.

По подобен начин макро поведението на симулирания червей (плуване / пълзене) ще трябва да следва експериментални наблюдения на това ниво. Всъщност има група от нас които работят по подготовката на невероятно количество данни, така че да можем да кажем количествено сигурен, че червеят ни се клатуши същият като истинския веднага щом симулацията ни е готова да бъде тествани.

Приложения на изследвания

MUO: Кое приложение на този вид симулация ви вълнува най-много? Кои са най-важните приложения на тази технология за напред?

Джовани: Този вид симулация, когато е валидирана, може да ни даде възможност да провеждаме експерименти на компютър, вместо на живи животни. Това има очевидни предимства по отношение на възпроизвеждането на експерименти и големия брой експерименти, които могат да бъдат проведени. ° С. елеганите са моделен организъм за човешките болести, така че говорим за евентуално придобиване на поглед отдолу нагоре за болестите като Алцхаймер, Паркинсон и Хънтингтън, само да назовем няколко - и да се надяваме, че ще ускорят лечението като следствие. Същата технология може да се използва за симулиране на здрави или болни популации на човешки тъкани само чрез зареждане на различни модели в двигателя.

Лично аз съм изключително развълнуван от това как това, което правим, би могло да ни помогне да разберем как мозъците работят в много проследим мащаб. Само си представете какво означава, ако можем да уловим мозъка на червей като набор от параметри (което е ставайки все по-възможен с новите технологии за изобразяване) и въвеждайте същите тези параметри в нашите симулация. Това може да звучи като научна фантастика, но спомените вече са имплантирани в живи животни.

Какво означава OpenWorm за вас

Технологията зад проекта OpenWorm е вълнуваща на много нива. Технологията за картографиране и симулиране на мозъците на цели животни има дълбоки и евентуално променящи се последствия за човешкото състояние.

На по-непосредствено ниво, способността да се експериментира върху симулирани животни и да се изучават болести в щателни, изчислителните детайли могат да позволят изцяло нов вид наука - експерименти, извършвани масово от компютри, на компютри. Технологията на OpenWorm, мащабирана до по-големи организми, може да ни позволи да изучаваме трудно схващащи заболявания като шизофрения и рак по изцяло нови и вълнуващи начини.

Какво виждате човешкият род да постига с тази технология за десет години? Петдесет? Уведомете ни в коментарите! Можете да следите екипа на OpenWorm на www.openworm.org