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60位程序員研究三年,只為創造一隻活在樂高上的蠕蟲

在著名賽博朋克小說《仿生人會夢見電子羊嗎?》一書中有著這樣的情節:在未來世界中,由於地球生態被破壞,生物數量大大減少,擁有一隻活生生的寵物已經成為了奢侈,大多數人擁有的是電子寵物。

比如一隻外表、行為和真羊一模一樣,但是由晶元和感測器組成的電子羊。

如今小說中的情節已經走入現實,雖然你還不能擁有一隻電子羊,但你可以擁有一隻電子蠕蟲,一隻存在於樂高機器人上面的電子蠕蟲。

我所說的,是一項名為Open Worm(開放蠕蟲)的項目。該項目由美、歐、俄三國共同開發,用代碼模擬了302個神經細胞,並建立了其連接形式,從而在計算機上完全模擬一種名為秀麗隱桿線蟲的基因和行為。

為什麼是秀麗隱桿線蟲呢?因為它是自然界中擁有神經系統的最簡單的生物之一。秀麗隱桿線蟲共有1090個細胞,其中302個(或381個)神經元細胞,約佔體細胞總數三分之一。而且這種生物的神經元結構很簡單,神經與肌肉間的介面有六百餘個。

如果熟悉神經網路的人,一定會知道,我們的思想、行為基本都來自於神經元之間的傳遞和感應,如果說神經系統是我們的「精神」,那麼剩下的細胞基本用於組成我們的肌肉、骨骼、血液等等,也就是我們的「肉體」。

所以,能夠完全模擬線蟲神經細胞的Open Worm,等於在真正意義上「掌握」了創造秀麗隱桿

線蟲的方法。在一部視頻中,我們看到了Open Worm移植到樂高機器人上的效果。視頻中的機器人和大多數機器人一樣,在牆壁上碰壁後轉移了方向。但和普通機器人相比,這一行為的出發點是完全不同的。

普通機器人一般是應用了SLAM演算法(即時定位與地圖構建),構建完房間內的地圖后就不會再碰壁。而Open Worm的動作完全來自於從感測器到神經元處理,再通過軸突傳遞到「肌肉(機器人的輪子)」並進行動作的過程。

換句話說,普通機器人的動作是提前寫代碼寫好的,而搭載了Open Worm的機器人的動作是自發的。

那模仿這樣簡單的生物究竟有什麼意義呢?因為線蟲的神經細胞雖然少,卻能感受外界刺激,受溫度、觸摸等等影響可以調動神經細胞刺激肌肉做出相應運動,甚至可以做出進食、排泄、求偶等等行為——可以說是非常像人了。

(《黑鏡聖誕特別篇》中,描寫了有關從大腦中抽取意識活在虛擬意識的情節)

這也是Open Worm項目背後的終極目的,一步步模仿動物的神經細胞運動,直到可以研究人類。這個項目,也屬於之前聊過的「人工大腦」一類的研究,不過Open Worm比大多數直接去構建人工大腦的項目要務實的多。

Open Worm給了我們兩個啟示,一個是應用上,另一個則是哲學上的。

首先在應用上:我們是否有可能開發出擁有人類,或者是某一種動物一樣意識的機器人?目前看來,軟體和硬體上的阻礙都不小。

軟體上,也就是Open Worm這樣的神經網路項目,光是模擬有幾百個神經元的線蟲就費了這麼大力氣,更別提貓貓狗狗甚至人類了。

硬體上,首先目前大多數機器人還是比較粗糙,能達到毫米級已經很不錯了,而生物細胞的組成最起碼是納米級。另外,即使拋開機器的概念不講,只讓模擬生物存在於電腦上也不是件容易事,越完善的生物,就意味更多的神經元和更高的運算量。

至於人腦中的1000億神經元,只能是超級計算機才能模仿的,甚至在2013年,日本和德國研究人員曾經用超級計算機模仿過人腦運作,結果超級計算機模仿人腦1秒的運作需要兩天半。

而在哲學上,用計算模仿意識是為了探尋意識究竟是什麼,它又是怎樣誕生的。而我們又該如何為「意識」一詞下定義,僅僅是簡單的「感知—決策」,還是涉及到情緒、記憶等等更複雜的問題。

Open Worm這隻由代碼組成的蠕蟲,究竟算不算是「生命」?當我們可以模仿更高級的動物的意識時,我們又該如何定義生命的開始和結束?通過肉體還是意識?

當然,現在討論這些話題都太遠了。我們可以看看目前Open Worm的發展進程。如今距離Open Worm正式開啟已經過去了六年,這個項目曾經在Kickstarter上處於眾籌狀態,總共有799人參與了眾籌。

參與眾籌者小則獲得Open Worm的貼紙,大則獲得Open Worm的源代碼,甚至還推出了Open Worm的相關視頻課程。獲得了源代碼,不僅能將線蟲搭載到機器人上,更可以在瀏覽器中打開頁面,從多種角度觀察線蟲的細胞是怎樣運動的。目前團隊創始人正在進一步研究擁有更複雜神經元的動物,比如斑馬魚、蜜蜂等等。

其實Open Worm並不是探尋生物意識的唯一案例,世界範圍,包括都有過相關的研究,已經上升到果蠅、蜜蜂等等更複雜的生物。不過大多數項目都是非開放的,不像Open Worm一樣可以人人參與。

這些研究或許不能像深度學習一樣,在短時間內應用到我們的生活中,但可以由內到外的讓我們更了解自己。

最直觀的好處是,可以治癒一些神經科的疾病,比如帕金森、阿爾茨海默等等。在遙遠的未來,或許我們真的可以通過這些蟲子和蒼蠅研究出「複製」大腦意識的方式,讓人類獲得永生。

現在Open Worm已經在GitHub上開源,感興趣的朋友們快去看看吧。

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