Ключевые тезисы
Eon Systems объединила коннектом дрозофилы, вычислительную модель нейронной активности и виртуальное тело, но эта система пока не является цифровой копией конкретного животного.
Американский стартап Eon Systems представил виртуальную плодовую мушку, движениями которой управляет вычислительная модель мозга дрозофилы. Компания называет разработку первым цифровым животным. Однако пока речь идет не о переносе в компьютер конкретного живого существа, а об экспериментальной модели, заявленные возможности которой еще предстоит проверить независимо.
Как схема мозга стала управляющей системой
Чтобы смоделировать работу мозга, недостаточно перечислить его нейроны. Необходимо понять, как они соединены и по каким путям передают сигналы.
Такую карту связей называют коннектомом. Его можно сравнить со схемой проводки: она показывает, какие элементы соединены, но не описывает всех происходящих в системе процессов.
В основе разработки Eon Systems лежит коннектом взрослой плодовой мушки Drosophila melanogaster. Он включает 139 255 нейронов и около 50 миллионов синапсов — участков, через которые нервные клетки передают сигналы друг другу. Карту создала международная группа FlyWire, а результаты ее работы были опубликованы в Nature в 2024 году.
В том же году другая группа исследователей представила вычислительную модель мозга дрозофилы. Она учитывала структуру связей между нейронами и типы нейромедиаторов — веществ, участвующих в передаче сигналов. Модель воспроизвела часть нейронных процессов, связанных с питанием и чисткой тела.
Eon Systems соединила эту модель с виртуальным телом мушки, созданным в физическом симуляторе MuJoCo. Программа рассчитывает движения суставов и взаимодействие тела с окружающей средой.
Получилась замкнутая система: виртуальные органы чувств передают информацию модели мозга, та преобразует ее в команды телу, а каждое движение меняет последующие входящие сигналы. Иными словами, мозг влияет на тело, а тело возвращает мозгу новую информацию.
Что умеет виртуальная мушка
По данным Eon Systems, цифровая дрозофила способна реагировать на свет, ходить, искать пищу, питаться и чистить лапки.
Разработчики утверждают, что эти действия не заданы в виде готовых анимаций или отдельных поведенческих сценариев, а возникают в результате взаимодействия нейронной модели с виртуальной средой.
Этим система отличается от обычного игрового персонажа, чьи действия заранее задаются программой. В модели Eon Systems поведение должно формироваться во взаимодействии цифрового мозга, тела и окружающей среды. Поэтому компания называет разработку первым цифровым животным, но опубликованных материалов пока недостаточно, чтобы подтвердить такую формулировку.
Eon Systems не представила отдельной рецензируемой статьи с полным описанием системы, исходным кодом, методами оценки и результатами независимого воспроизведения. Главными публичными свидетельствами остаются видеозаписи и техническое описание, подготовленное самой компанией.
На роликах виртуальная мушка совершает несколько действий. Однако по ним нельзя определить, насколько точно система воспроизводит поведение живой дрозофилы и действительно ли все движения возникают благодаря модели мозга. Для проверки потребуются четкие критерии и одинаковые испытания для цифровых и настоящих мушек. Такой независимой оценки пока нет.
Почему модель нельзя считать загруженным животным
Коннектом описывает строение нейронной сети, но не содержит всей информации о состоянии живого мозга. По нему нельзя полностью восстановить силу синаптических связей, динамику нейромедиаторов, свойства отдельных клеток, обмен веществ и изменения, накопленные организмом в течение жизни.
Кроме того, система объединяет данные и модели, созданные на основе разных животных. Поэтому она не является цифровой копией конкретной мушки с ее индивидуальной историей.
Опрошенные The Verge нейробиологи отмечают, что разработка Eon Systems соединяет три уже существовавших компонента: карту мозга дрозофилы, вычислительную модель нейронной активности и физическую симуляцию тела. Такая интеграция представляет технический интерес, но еще не означает, что мозг животного точно воспроизведен или «загружен» в компьютер.
Научно корректнее называть систему воплощенной моделью мозга: она управляет телом, получает от него обратную связь и действует в виртуальной среде.
Зачем нужны такие эксперименты
Несмотря на ограничения, эксперимент показывает возможный переход от статических карт мозга к моделям, поведение которых можно наблюдать в виртуальной среде.
Такие системы позволяют проверять, как структура нейронных связей участвует в формировании движений и реакций. Исследователь может изменить отдельные элементы модели, отключить группу нейронов или скорректировать связи между ними, а затем проследить, как это повлияет на поведение виртуального тела.
В перспективе этот подход может помочь в изучении нервной системы, проверке гипотез о работе нейронных цепей и разработке новых способов управления роботами.
Эксперимент Eon Systems не доказывает, что по одной лишь карте связей можно полностью восстановить животное, его сознание или индивидуальный опыт. Он показывает более ограниченный, но важный результат: вычислительная модель, основанная на структуре мозга дрозофилы, может управлять виртуальным телом и участвовать в формировании нескольких видов поведения.
Компания рассматривает мушку как промежуточный этап на пути к моделированию более сложных организмов. Следующей целью Eon Systems называет мозг мыши, а долгосрочной — цифровую эмуляцию человеческого мозга.
Но сложность этой задачи растет не только вместе с числом нейронов. Для достоверной эмуляции необходимо понять, какие свойства клеток, связей, тела и индивидуального опыта определяют работу мозга. Эксперимент с дрозофилой пока не отвечает на этот вопрос, но позволяет поставить его точнее.
