該研究有利于促進(jìn)生物AI算法的發(fā)展。

如何模擬生物的大腦，以用于控制機(jī)器人？Openworm項目回答的恰恰就是這個問題。從2013年4月份開始，這一開源項目的研究進(jìn)度及成果一直備受關(guān)注。

那么這個項目具體是在做什么事呢？簡單來說，他們就是試圖對秀麗隱桿線蟲的整個神經(jīng)元系統(tǒng)進(jìn)行編輯“模擬”，以用于控制機(jī)器人。

線蟲是什么？為什么選擇線蟲？

秀麗隱桿線蟲（C.elegans）是一種無毒無害、可以獨立生存的線蟲，其個體小，成體僅1.5mm長，通體透明，大多為雌雄同體（雄性個體僅占群體的0.2%），可自體受精或雙性生殖；在20℃下平均生活史為3.5天，平均繁殖力為300-350個（但若與雄蟲交配，可產(chǎn)生多達(dá)1400個以上的后代）。

自1965年起，科學(xué)家Sydney Brenner就利用線蟲作為分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)研究領(lǐng)域的模式生物，1983年，科學(xué)家Sulston完成了線蟲從受精卵到成體的細(xì)胞譜系，也因此獲得了2002年的諾布爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎。

發(fā)展至今，秀麗隱桿線蟲也是唯一一個體內(nèi)所有細(xì)胞能被全部盤點并歸類的生物。

那線蟲與機(jī)器人怎么會產(chǎn)生關(guān)聯(lián)呢？

首先我們需要對AI的未來發(fā)展方向有一個簡單的認(rèn)知。

關(guān)于AI未來發(fā)展的方向，諾貝爾獎得主Edvard Moser就曾在采訪中指出：人工智能系統(tǒng)的發(fā)展最終會接近人的大腦，相應(yīng)的，腦部的研究會推進(jìn)AI的發(fā)展。

但正如Edvard提及的，我們永遠(yuǎn)不可能了解我們的大腦。所以目前的研究現(xiàn)狀是：人類的大腦過于復(fù)雜，生物學(xué)上也無法對其進(jìn)行描述。

故而研究人員就想要選擇一種人類在生物學(xué)上可以描述的生物系統(tǒng)作為神經(jīng)細(xì)胞機(jī)器人系統(tǒng)的研究起點，而秀麗隱桿線蟲是迄今唯一一個細(xì)胞信息完全已知的生物?；谶@樣的考慮，于2013年，Ryan Merkley等人共同發(fā)起了Openworm項目。

Ryan Merkley 美國非營利組織Creative Commons的CEO，openworm項目基金董事會主席

Openworm項目是什么？它具體研究的是什么？

OpenWorm是一項旨在自底向上（從細(xì)胞層面出發(fā)，在計算機(jī)上顯示和運(yùn)用）模擬秀麗隱桿線蟲的國際性開放科學(xué)項目，該項目的長遠(yuǎn)目標(biāo)是模擬整個秀麗隱桿線蟲的全部959個細(xì)胞。

研究尚處于第一階段，該階段內(nèi)，他們計劃通過建立包含302個神經(jīng)元和95個肌肉細(xì)胞的模型來模擬蠕蟲運(yùn)動。

目前，此項目的物理引擎Sibernetic已經(jīng)建好，神經(jīng)連接組和肌肉細(xì)胞也已創(chuàng)建為NeuroML格式，整個蠕蟲的三維解剖模型可以通過瀏覽器自由查看。此外，Openworm項目也參與了Geppetto模擬框架（一個為開發(fā)有機(jī)體的整體建模而創(chuàng)設(shè)的多重算法、多尺度的模擬平臺）的開發(fā)。

從已經(jīng)公布的視頻中，研究團(tuán)隊已經(jīng)可以模擬線蟲的肌肉和運(yùn)動，整個代碼是用python寫成的，這些代碼就相當(dāng)將線蟲的302個神經(jīng)元和95個肌肉細(xì)胞“移植”到了電腦里，以用來控制機(jī)器人的運(yùn)動。

目前，整個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被完全建立起來，其中除了302個神經(jīng)元、95個肌肉細(xì)胞，還有5000個化學(xué)突觸、600個間隙連接和600個神經(jīng)接頭。

系統(tǒng)的具體傳輸過程就是：傳感器數(shù)據(jù)（輸入）---->細(xì)胞---->神經(jīng)元處理---->肌肉細(xì)胞（輸出），需要指出的是，系統(tǒng)里的“肌肉細(xì)胞”對應(yīng)的就是機(jī)器人的輪子，左邊的肌肉細(xì)胞作用總和控制的是左邊的輪子，右邊的肌肉細(xì)胞函數(shù)總和控制的是右邊的輪子。

總的來說，整個模擬出來的機(jī)器人，運(yùn)動、反應(yīng)都酷似線蟲，不同于現(xiàn)在的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它不需要事先的數(shù)據(jù)訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，遇見墻或者障礙物，它會自動嘗試轉(zhuǎn)個方向走。

結(jié)語

盡管生物學(xué)上對線蟲有了非常詳盡的研究，如細(xì)胞信息、生活習(xí)性、神經(jīng)元個數(shù)等信息，但是研究人員指出：已有的研究都只是基礎(chǔ)性的理解，并非深層的。Openworm項目因其是基于線蟲的生物結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)模擬，不僅利于推進(jìn)AI技術(shù)的發(fā)展，模擬系統(tǒng)的實驗數(shù)據(jù)反過來也會加深生物學(xué)家對于線蟲行為的理解。

秀麗隱桿線蟲有959個細(xì)胞，現(xiàn)在能夠模擬的302個神經(jīng)元細(xì)胞約占體細(xì)胞總數(shù)的1/3，而人類的大腦有1000億個神經(jīng)元，顯然，研究之路漫長，但其意義深遠(yuǎn)。

資源鏈接：http://openworm.org/

最后，記得關(guān)注微信公眾號：鎂客網(wǎng)（im2maker），更多干貨在等你！