デジタル ツイン ブレイン: 生物知能と人工知能の橋渡し

人間の脳の構造に触発された神経科学と AI テクノロジーの最近の一連の発展は、知性の謎を解く新たな可能性を私たちにもたらしました。今回、中国科学院オートメーション研究所のJiang Tianzi教授が率いる研究チームは、「デジタルツインブレイン」と呼ばれる革新的なプラットフォームの主要なコンポーネントと機能の概要を発表した。このプラットフォームは、生物知能と人工知能の間のギャップを埋め、双方に新しいソリューションを提供することを約束します。

この研究は、9 月 22 日にジャーナル「Intelligent Computing」に掲載されました。

生物知能と人工知能の主な類似点の 1 つは、両方ともネットワーク構造に属していることです。脳は生物学的ネットワークで構成されているため、研究者らは人工ネットワークを使用して、対応するデジタル モデルまたは脳の「双子」を構築し、生物学的知能に関する知識をモデルに入力することを望んでいます。この動きの最終目標は「汎用人工知能の開発を促進し、精密なメンタルヘルスケアを推進する」ことだ。そして、この野心的な目標の実現は、世界中のさまざまな分野の科学者の共同の努力なしには達成できないことは疑いの余地がありません。

デジタルツインの脳を使用すると、研究者は、さまざまな状態でさまざまな認知タスクを実行するように脳をシミュレート/調整することで、人間の脳の動作メカニズムを調査できます。たとえば、安静時に脳がどのように正常に機能するのか、病気の結果としてどのような問題が発生するのかをモデル化したり、脳の活動を調節して不健康な状態から導く新しい方法を考案したりすることができます。

これは SF のように聞こえますが、デジタル ツインの脳には確かな生物学的理論的根拠があります。これは、構造的な足場と生物学的制約メカニズムとして機能する脳マップ、脳機能をシミュレートするために生物学的データに基づいてトレーニングされたマルチレベルのニューラル モデル、および現在の「ツイン」を評価および更新するために使用される一連のツールの 3 つのコア要素を統合します。コピーして申請してください。

これら 3 つの中核要素は、閉ループを通じて開発および相互作用し続けることが期待されます。動的脳マッピングは、ニューラル モデルを改善して、より現実的な機能シミュレーションを生成できます。過去には、このようなモデルで構成される「双子」が、疾患バイオマーカーの発見や薬物検査など、拡大し続ける実用的な応用シナリオで検証されてきました。これらのアプリケーションは継続的なフィードバックを提供し、それによって脳マップを強化して運用ループ全体を完了します。

生物の脳は複雑な構造と動的システムを持っているため、その構造を習得するには、異なるスケール、複数のモード、さらには異なる種のマップを含む、非常に詳細な脳マップを確立する必要があります。デジタルツインのロジック。関連するマップを包括的に収集することで、研究者は脳のあらゆる側面や脳内のさまざまな領域間の接続や相互作用を深く調査し、最終的には脳組織の原理の謎を解明することができます。

一方、脳マップは制約も表します。つまり、「生物学的合理性」を達成するには神経モデルがマップに基づいていなければならず、これも技術的な課題をもたらします。

Jiang Tianzi のチームは、脳ネットワーク マップがデジタル ツイン脳の開発の重要な部分になると信じています。 2016年、中国科学院自動化研究所の研究者らは、マクロマップには246の脳領域が含まれており、脳の構造と接続性の「広範囲かつ詳細なマッピング」に向けて進んでいると発表した。

同時に、既存の脳シミュレーション プラットフォームには解剖学的基礎が欠けていることが多いことを考えると、著者らは、「オープンソースで、効率的で、柔軟で、ユーザーフレンドリーで、アトラスに制約された一連のプラットフォーム」を設計することが重要になると考えています。脳シミュレーションプラットフォーム」。プラットフォームは、マルチスケールおよびマルチモーダル モデリングをサポートするのに十分強力である必要があります。もちろん、複雑な生物学的知識をデジタル ツインのコピーに効果的に織り込む方法、より優れたシミュレーション モデルを設計する方法、デジタル ツインの頭脳を実際のシナリオに統合する方法など、解決すべき未解決の課題がまだ多くあります。

つまり、このようなデジタル ツインの脳は、神経科学と人工知能の統合を表します。このプラットフォームは、複雑な脳マップ、動的ニューラル モデル、および多数のアプリケーションを統合することにより、生物学的知能と人工知能に対する私たちの理解に革命をもたらすことを約束します。世界中の科学者の共同の努力により、デジタルツインブレインは、一般的な人工知能の開発を促進し、高精度の心理医学に革命をもたらし、最終的には人間の思考を完全に把握し、インテリジェントテクノロジーの開発を計画し、革新的な治療法を模索するのに役立つと期待されています。脳疾患の方向への道を切り開く。

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