首次實現(xiàn)秀麗線蟲神經(jīng)系統(tǒng)、身體與環(huán)境的閉環(huán)仿真

原標(biāo)題：模擬生命體，智源線蟲登上Nature子刊封面，探索AGI的第三條路徑
文章來源：機器之心
內(nèi)容字?jǐn)?shù)：9306字

BAAIWorm天寶：基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的生物智能模擬系統(tǒng)

本文概要介紹了智源研究院提出的BAAIWorm天寶——一個全新的、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的生物智能模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)首次實現(xiàn)了秀麗線蟲神經(jīng)系統(tǒng)、身體與環(huán)境的閉環(huán)仿真，并于2024年12月在《自然·計算科學(xué)》期刊發(fā)表，并被選為封面故事。

一、BAAIWorm天寶的意義

1. 推動具身智能研究： BAAIWorm天寶通過高精度還原和模擬生物智能，為理解和探索生物啟發(fā)的具身智能的核心機制提供了重要的實驗平臺。它將大腦、身體和環(huán)境的互動整合到一個閉環(huán)系統(tǒng)中，展示了神經(jīng)系統(tǒng)如何與身體及環(huán)境協(xié)同作用，產(chǎn)生復(fù)雜而高效的行為。

2. 與其他研究對比： BAAIWorm天寶與瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的NeuroMechFly以及DeepMind的Virtual Rodent等國際領(lǐng)先研究相比，在生物智能模擬方面取得了重要突破，為開發(fā)具有類似感知與能力的人工具身智能系統(tǒng)提供了新的視角。

二、BAAIWorm天寶的介紹

1. 閉環(huán)系統(tǒng)： BAAIWorm天寶是一個開源模塊系統(tǒng)，它構(gòu)建了秀麗線蟲的精細(xì)神經(jīng)系統(tǒng)、身體和環(huán)境模型，形成一個閉環(huán)系統(tǒng)，模擬線蟲的行為，探索神經(jīng)結(jié)構(gòu)如何影響智能行為。這與傳統(tǒng)模型將神經(jīng)系統(tǒng)或身體環(huán)境孤立開來的做法不同。

2. 模型構(gòu)成： 該系統(tǒng)由生物物理層面上精細(xì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和基于線蟲解剖學(xué)構(gòu)建的身體模型兩部分組成，并被一個可計算的簡化3D流體環(huán)境包圍。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中的每個神經(jīng)元都被表示為一個多艙室模型，身體模型則結(jié)合了96個肌肉細(xì)胞。

3. 功能： 系統(tǒng)模擬了環(huán)境中的連續(xù)感官輸入（如食物濃度梯度），這些輸入會動態(tài)影響神經(jīng)計算，進而驅(qū)動肌肉收縮，形成一個閉環(huán)反饋系統(tǒng)，最終形成協(xié)調(diào)的軌跡，能夠與真實線蟲行為類比。

三、BAAIWorm天寶的亮點

1. 世界最高精度線蟲神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型： 基于線蟲神經(jīng)元的真實生理特性，構(gòu)建了生物物理層面上的高精度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，是目前已知首個同時在神經(jīng)元層面和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層面都具有真實動力學(xué)特性的模型。

2. 精細(xì)的身體環(huán)境模型： 該模型符合生物線蟲解剖特性，可精準(zhǔn)穩(wěn)定的追蹤和度量三維軟體，在仿真性能和環(huán)境尺度等指標(biāo)上取得了數(shù)量級的提升。

3. 高精度神經(jīng)系統(tǒng)模型與身體環(huán)境模型的閉環(huán)仿真： 首次建立了線蟲神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與身體環(huán)境模型的閉環(huán)交互，模擬線蟲通過之字形接近食物的行為。

四、BAAIWorm天寶基于OpenWorm的新進展

BAAIWorm天寶基于OpenWorm項目，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、生物體與環(huán)境建模以及閉環(huán)互動等方面取得了顯著進展，例如：增強了單神經(jīng)元建模的精度，提升了神經(jīng)元連接的解剖學(xué)準(zhǔn)確性，提高了生物體與環(huán)境建模的效率和仿真精度，并實現(xiàn)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與生物體模型的閉環(huán)互動。

五、未來展望

BAAIWorm天寶為進一步理解神經(jīng)控制機制和智能行為的生成機制提供了全新工具。智源研究院還在開發(fā)其他數(shù)字生命體模型，例如OpenComplex和BAAIHeart，并積極探索通過類腦建模探索神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如何驅(qū)動智能行為，為通用人工智能的實現(xiàn)提供新思路。

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