さまよう地球でのデジタルライフ計画が始動？ディープマインドはコンピューター内でショウジョウバエを作成、ネチズン：人間も作成できるのか？

「屠恒宇に質問し、屠恒宇を理解し、屠恒宇になろう。」

「流浪の地球 2」では、アンディ・ラウが屠恒宇恒宇を演じる印象的なキャラクターです。交通事故で亡くなった娘に「完璧な人生」を送らせるため、人間界の禁止令を無視して独力でデジタルライフの構造改善に暗躍していた彼は、ついにある決意をする。彼は公然と規則に違反し、娘のデータを量子コンピュータにアップロードし、後にその罪で投獄された。

## 映画「流浪の地球 2」に登場するデジタル ライフ マップ ヤヤ。

映画の公開後、「デジタルライフ」という話題がよく話題になりました。

最近、この話題が再び取り上げられていますが、その理由は、親戚や友人を亡くした多くの人たちが、AI技術を使って亡くなった人を「生き返らせ」ようとしているからです。故人を含む一連の画像、仮想ビデオを作成します。 「屠恒宇を質問し、屠恒宇を理解し、屠恒宇になる」というコメントは数万回「いいね！」されました。

ただし、これらのビデオのほとんどはインタラクティブではありません。現在の技術では、たとえインタラクティブ機能が設定されていても、身体的直感に反するため、画面上の人物が偽物に見えてしまいます。結局のところ、物理世界を理解し、その法則に従って動き、考えるということは依然として未解決の課題であり、最近流行しているSoraビデオ生成モデルですらこれは不可能であると考えられています。

さらに、本物にそっくりな「デジタルライフ」は、独立した意識を持っていると考えられます。意識とは何か、そしてそれがどのように構築されるかについて、科学界にはコンセンサスがありません。したがって、本当の「デジタルライフ」は実はまだまだ遠いところにあるのです。

#しかし、人工知能の科学者と神経科学者は、力を合わせてこの方向に取り組んでいます。

神経科学人工知能: コンピューター内でリアルなショウジョウバエを作成する

これは、Google DeepMind と米国のジャネリア リサーチ パーク (ハワード ヒューズ医学研究所が設立した神経科学研究機関) が共同開発した仮想ショウジョウバエで、本物のショウジョウバエのように歩いたり飛んだりすることができます。

^{このビデオでは、仮想ショウジョウバエが本物のショウジョウバエの飛行動作 (自発的回転) を 2 cm の速度で再現していることを示しています。 /s 歩行コマンド、左右に同時に曲がります。このモデルは、さまざまな速度で歩く、向きを変える、一時的に停止するなど、本物のショウジョウバエの歩行軌跡も模倣します。}

新しい解剖学的に正確なモデル、高速物理シミュレーター、ショウジョウバエベースのシミュレーションを組み合わせた、これまでで最も現実的なショウジョウバエのシミュレーションでもあります。本物のショウジョウバエの動きを模倣するためにハエの行動について訓練されたネットワーク。

#仮想ショウジョウバエは、複雑な軌道で歩いたり飛んだりするだけでなく、目で飛行を制御し誘導することもできます。

「実際のショウジョウバエのデータ (どのように飛ぶか、どのように歩くか) を取得し、それらの動きを模倣するようにネットワークをトレーニングします。そして、これをトレーニングしましょう。ネットワークはハエを制御し、動き方を教えてくれるのです」と、このプロジェクトを主導したジャネリア・トゥラガ研究室の機械学習研究者ローマン・ヴァクセンバーグ氏は語った。 「ハエの動きを制御する小さな脳のようなものです」と彼は言う。

新しいモデルは、チームによる仮想ショウジョウバエの最初の反復であり、実際のニューラル ネットワークだけでなく、より解剖学的および感覚的な特徴を活用することで、より現実的にすることを計画しています。これは、彼らが実現を目指している一連の現実的な動物モデルの最初のものでもあります。彼らと他の研究者は、この共通のオープンソース フレームワークを活用してこれらのモデルを開発できるようになりました。

これらのモデルは、科学者が神経系、身体、環境がどのように連携して行動を制御するかをより完全に理解するのに役立ちます。研究者たちは、これらの疑問を実験室で本物の動物を使って何十年も研究してきました。現実的な仮想モデルを使用することで、科学者はこれらすべてのコンポーネントがどのように相互に接続されているか、また実験室では測定できない要素（力の仕組みなど）を理解できるようになります。飛行中に身体にかかる影響は行動に影響を与えます。

「身体のシミュレーションは、神経系の指示がどのように動作や行動に変換されるかを知ることができます。この「方法」は身体の形状に関係しています。このプロジェクトの上級科学者でジャネリアのグループのリーダーであるスリニバス・トゥラガ氏は、「すべては相互作用の物理学に関するものです。そのすべてがこの物理シミュレーションにプログラムされています。」と語った。

^{このビデオでは、ショウジョウバエのモデルが固定高度で 30 cm/s の速度で直接飛行コマンドを実行し、その後果実が飛び出す様子を示しています。ハエモデルは、本物のショウジョウバエの飛行操作、つまり認識された脅威の回避と自発的な方向転換を再現します。次に示されているのは、左右に回転しながら 2 cm/s の速度で歩行コマンドを実行するショウジョウバエのモデルです。その後、ショウジョウバエのモデルは、異なる速度での歩行、方向転換、回転など、実際のショウジョウバエの歩行軌跡をシミュレートします。簡単に停止します。}

新しいモデルは、飛行をシミュレートするために簡素化されたハエの本体と手動制御システムを使用するなど、ショウジョウバエの行動をシミュレートする以前の研究に基づいて構築されています。」 」。最近発売された NeuroMechFly は、現実的な身体モデルと、歩行をシミュレートする学習コンポーネントを備えた手動制御システムを使用しています。

新しい研究では、ジャネリアの研究者と上級研究員のユヴァル・タッサとジョシュ・メレルが率いるディープマインドの科学者が、ショウジョウバエのモデル科学の解剖学的構造の改善に着手しました。生体力学、物理学、および行動情報を利用して、さまざまな行動を実行できるより現実的なショウジョウバエのシミュレーションを作成します。この研究は、Janelia と DeepMind の間のいくつかのコラボレーションのうちの 1 つであり、神経科学と人工知能におけるそれぞれの専門知識を活用して科学的問題を共同で解決します。

#ディープマインドの研究シニアディレクター、マシュー・ボトヴィニック氏は次のように述べています。 , 計算神経科学 研究では、これほど世界的なレベルで物事をモデル化しようとすることはめったにありません。スリニやこのチームの他のメンバーとブレインストーミングを行っているときに、ショウジョウバエの研究の文脈でこれらすべてを 1 つにまとめられる素晴らしい機会があることに気付きました。ピースは 1 つにまとめられます。 。」

#将来的には、仮想マウス、仮想ゼブラフィッシュ、仮想...

# #ショウジョウバエの作成プロセス全体は次のように要約できます:

まず、ジャネリア研究専門家イゴール・シワノヴィッツ氏は、顕微鏡を使用してメスのショウジョウバエの成虫のさまざまな部分を画像化しました。このソフトウェアは、ハエの関節や付属器の動きを含む、ハエの解剖学的に正確な in vitro 仮想モデルを構築しました。

Tassa、Merel、研究エンジニアの Guido Novati を含む DeepMind の研究者は、この仮想モデルをコードに変換し、高速オープンソース物理シミュレータである MuJoCo シミュレータに入力しました。ロボット工学と生体力学向けに設計されています。このツールを使用すると、研究者は現実世界の物体がどのように動き、相互作用するかを仮想的にシミュレートできます。

ショウジョウバエのモデルをサポートするために、研究者らは、昆虫の足が表面をつかむときに発生する力をシミュレートするための接着アクチュエーターなど、シミュレーターに大幅なアップグレードを行いました。研究チームはまた、ショウジョウバエが空中を飛ぶときに受ける力を記述するための新しい流体力学モデルを設計するようノヴァティ氏に依頼した。このモデルは、翼を広げるなどのさまざまな空気力学的動作をサポートできると、このプロジェクトの上級著者であるタッサ氏は述べています。ここでは、エンドツーエンドの強化学習が使用されました。

##フライトシミュレーション。

# 歩行シミュレーション

ビジュアルガイダンスフライトミッション：高度制御と障害物の回避。

#Tassa 氏はまた、「ショウジョウバエに作用する力は非常に小さいため、このような小さな昆虫のモデル化は非常に困難です。」

次に、Vaxenburg は人工ニューラル ネットワークを構築し、ショウジョウバエの行動の専門家によって作成されたネットワーク記録をフィードすることで、実際のショウジョウバエの行動を訓練しました。 Janelia のシニア グループ リーダーである Kristin Branson と、Janelia のシニア グループ リーダーを含む専門家からのビデオ メッセージマイケル・ライザー氏、HHMI研究者のグウィネス・カード氏、カリフォルニア工科大学教授マイケル・ディキンソン氏。

「私たちの目標は忠実度を向上させることであり、それは 2 つの側面に取り組むことで達成されます。1 つは解剖学的詳細、つまりショウジョウバエの構造の捕捉を改善することです。」と同氏は述べました。 Vaxenburg. ;もう 1 つは、ショウジョウバエの捕獲行動、つまりショウジョウバエの行動と反応です。」

^{上の図は、ショウジョウバエのモデルの体の構造と自由度を示しています。ショウジョウバエのモデルは、66 個の関節で接続された 67 個の身体部分で構成されており、これは 102 の自由度に相当します。この図は、すべての自由度が正弦波状に移動するシーケンスを示しています。}

#この新しいモデルは始まりにすぎません。次にチームは、筋肉や腱などのハエの解剖学的構造の他の部分や現実的な感覚システムを仮想昆虫に組み込んで、より現実的なハエのモデルを作成したいと考えています。彼らはまた、ショウジョウバエの腹側神経索コネクトームなどの実際のニューラル ネットワークをモデルの動力源として使用できることを期待しています。

研究チームは、この種の現実的な仮想モデルを作成できることを実証しましたが、将来的には、仮想マウスとゼブラフィッシュという 2 つの生き物も作成したいと考えています。神経科学者は広範囲に研究を行っています。彼らが仮想ショウジョウバエを作成するために使用したプロセスも、世界中の研究者が自由に利用できるため、他の人が独自の現実的なモデルを作成できるようになります。

トゥラガ博士は、「私たちはこれを行う方法を示しました。また別の生物に対しても同じことを行うことができます。」

現在、この研究成果に関する論文がbioRxivに掲載されています。著者らは論文の要約で、「動物の体は、神経系がどのように行動を生成するかを決定します。したがって、感覚運動行動の神経制御の詳細なモデル化には、詳細な体のモデルが必要です。」と書いています。この目的のために、彼らは詳細なモデルを開発しました。 MuJoCo 物理エンジンの身体. キイロショウジョウバエの解剖学的に詳細な全身生体力学モデルが提供されており、これは以前に紹介した仮想ショウジョウバエです。

#紙のリンク: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.11.584515v1

ソーシャルメディア上では、この研究は多くのネチズンの注目を集めました。他の人は、「人間を模したモデルも作ることができるのですか?」と尋ねました。

これらのネチズンは新しい研究アイデアも提供しました:

これはすべての見た目です有望な。

しかし、これらの比較的遠い関連性にもかかわらず、このショウジョウバエの研究は現在の医療研究にとっても非常に意味があり、創薬から病気の予防まで役立ちます。モデリングなどの一連の分野。

参考リンク: https://www.janelia.org/news/artificial-intelligence-brings-a-virtual-fly-to-人生＃＃＃＃＃＃＃＃＃

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