Joseph Goodman
0 
1264
270
Представьте, что вы - плод воображения вашего компьютера. Ваш мозг - это детальное компьютерное моделирование - искусственный интеллект. 7 Удивительные сайты, чтобы увидеть последние разработки в области искусственного интеллекта. 7 Удивительные сайты, чтобы увидеть последние разработки в области искусственного интеллекта. Искусственный интеллект еще не является HAL 2001 года: Космическая одиссея ... но мы очень близко. Конечно, однажды это может быть похоже на то, как в Голливуде выпускают научно-фантастические котлы, которые соединяются с симулированными глазами, симулированными мышцами и симулированными нервными окончаниями, которые взаимодействуют с симулируемым 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 сделать жизненно важный первый шаг, симулируя неврологию и физиологию одного из самых простых животных, известных науке. Команда OpenWorm, которая только что завершила успешный Kickstarter, находится в нескольких месяцах от создания полной симуляции C. elegans, простого нематодного червя с 302 нейронами. Симулированный червь будет плавать в симулируемой воде, реагировать на симулированный стимул и (в той степени, в которой такой простой организм способен) 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, которые работают над симуляцией червя в течение нескольких лет. Для совместной работы они используют такие инструменты для обмена файлами, как Google Drive и Dropbox, а их встречи публикуются в виде видеовстречи Google+..
Будущее искусственного интеллекта
Джованни Идили
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, означающее, что мозг в вакууме был бы менее интересным без моделируемой среды - “червячная матрица” если хотите - то, что мозг может испытывать через сенсорные нейроны.
Вот почему мы начали с того, что сначала приложили много усилий к червячному телу. Пока что у нас есть анатомически точная кутикула под давлением, которая содержит стягиваемые мышечные клетки и заполнена желатиноподобной жидкостью, чтобы держать все на месте. Параллельно мы работали над тем, чтобы мозг заработал, и в настоящее время мы проводим первые тесты всей нейронной сети C. elegans (знаменитые 302 нейрона)..
Сейчас мы приближаемся к тому моменту, когда сможем подключить мозг к телу и посмотреть, что произойдет. Это не значит, что червь “в живых”, потому что у него нет органов, и многие биологические детали все еще отсутствуют, но это позволит нам замкнуть петлю на двигательной системе, чтобы мы могли начать экспериментировать и настраивать мозг и мышцы, чтобы генерировать различные виды передвижения червя. , Это само по себе будет держать нас на некоторое время.
Существует два вида задач: исследовательские и технические. Задачи исследования являются типичными для любого научного начинания. Вы не знаете, когда вы застрянете или на чем, но одна очевидная проблема здесь заключается в том, что, хотя мозг картирован и связи между нейронами известны, мы все еще мало что знаем о самих отдельных нейронах. и их характеристики, что оставляет нам много работы для их подстройки - выполнимо, но сложно и отнимает много времени.
Это трудно, потому что животное очень маленькое, и до сих пор было невозможно сделать in vivo визуализацию обжигающего мозга. К счастью, и это очень недавние новости, появляются новые методы, которые могут помочь нам заполнить некоторые пробелы.
С точки зрения инженерии, есть 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 моделирования (например, мозг), планируете ли вы сделать эти элементы доступными и в браузере? Насколько интенсивной будет полная симуляция??
Джованни: Да, это именно та идея. WormSim будет окном в последнюю доступную симуляцию. Как только мы добьемся значительного прогресса, например, подключив мозг к симуляции, Geeks Weigh In: думает ли человек быстрее компьютера? Гики взвешивают: думает ли человек быстрее компьютера? , это будет развернуто в WormSim. Симуляция будет довольно интенсивной, но архитектура WormSim в настоящее время отделена от нее, в том смысле, что мы запустим симуляцию на необходимой инфраструктуре (кластеры GPU и т. Д.) И затем сохраним результаты. Эти результаты будут переданы в WormSim, так что люди смогут сканировать туда-сюда в симуляции, использовать элементы управления 3D-камеры и щелкать мышью по вещам и получать доступ к метаданным симуляции.
Следующие шаги
MUO: Поскольку C. elegans - это только начало, после нематод, каков следующий шаг? Какие проблемы возникают между нематодой и более сложным организмом?
Джованни: Правильный. Мы пытаемся построить наше технологическое планирование на будущее, и мы хотим, чтобы наш движок был немного похож на LEGOS для вычислительной биологии, в идеале, чтобы после C. elegans нам не приходилось начинать с нуля, но мы могли бы собрать больше сложный организм, используя то, что мы уже построили.
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 бы начать работу с любым из этих организмов, мы были бы рады сделать все возможное, чтобы помочь любым возможным способом. - все наши инструменты открыты.
Основная проблема заключается в том, что по мере того, как мозг организма становится все больше и больше, как мышь с 75 миллионами нейронов, вы вынуждены работать с популяциями, а не с четко определенными нейронными цепями, состоящими из разумного количества нейронов.. “Закрытие цикла” становится немного сложнее. Кроме того, вам нужно больше вычислительной мощности. 10 способов пожертвовать временем вашего ЦП науке 10 способов пожертвовать временем вашего ЦП науке, и делать что-то наподобие того, что мы делаем с C. elegans, клеточное моделирование, не ограниченное нейронами, является 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, очень сложно и включает моделирование на многих уровнях, как вы проверяете свои модели, чтобы определить успех? Есть ли тесты, которые вы хотели бы выполнить, но пока не смогли?
Джованни: На каждом уровне детализации мы “модульный тест” наши программные компоненты против экспериментальных результатов. 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. На самом деле есть группа из нас, которая работает над подготовкой невероятного количества данных, чтобы мы могли количественно сказать наверняка, что наш червь покачивается так же, как настоящий, как только наша симуляция готова к тестированию.
Приложения исследований
MUO: Какое применение этого вида симуляции вам наиболее интересно? Каковы наиболее важные применения этой технологии в будущем?
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 можно провести. C. elegans является модельным организмом для болезней человека, поэтому мы говорим о возможном получении восходящей информации о таких болезнях, как болезнь Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона, и это лишь некоторые из них, и, как мы надеемся, в результате ускорим 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 зафиксировать мозг червя как набор параметров (что становится все более возможным с новыми технологиями визуализации) и включить эти же параметры в нашу симуляцию. 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 с тщательной, вычислительной детализацией вполне может обеспечить совершенно новый вид науки - эксперименты, проводимые в массовом порядке с помощью компьютеров на компьютерах. Технология OpenWorm, рассчитанная на более крупные организмы, может позволить нам изучать трудноизучаемые заболевания, такие как шизофрения и рак, совершенно новыми и захватывающими способами..