Reklaam
Kujutage ette, et olete oma arvuti kujutlusvõime pilt. Teie aju on üksikasjalik arvutisimulatsioon - an tehisintellekt 7 hämmastavat veebisaiti, et näha uusimat tehisintellekti programmeerimistKunstlik intelligentsus pole veel HAL aastast 2001: Kosmose odüsseia…, kuid me jõuame kohutavalt lähedale. Muidugi, see võib ühel päeval olla samalaadne kui sci-fi pottide katmine Hollywoodi poolt. Loe rohkem mis on ühendatud simuleeritud silmade ja simuleeritud lihaste ning simuleeritud närvilõpmetega, mis interakteeruvad simuleeritud maailmaga. Mõtled ja tunned end täpselt nagu praegu, aga selle asemel, et seda hallis liha sisse viia, jookseb su meel räni.
Terve inimese aju simuleerimine on selline viis, kuid avatud lähtekoodiga projekt on varsti algamas esmatähtis esimene samm, simuleerides ühe lihtsaima teadaoleva looma neuroloogiat ja füsioloogiat teadus. OpenWormi meeskond, mis just valmis edukas Kickstarter, on kuude kaugusel C täieliku simulatsiooni ehitamisest. elegans, lihtne nematoodide uss, millel on 302 neuroni. Simuleeritud uss ujub simuleeritud vees, reageerib simuleeritud stiimulile ja (sel määral, kui selline lihtne organism suudab) mõelda.
Selles intervjuus räägime OpenWormi projekti kaasasutaja Giovanni Idiliga nende tehisintellekti tööst. OpenWormi meeskond on rahvusvaheline inseneride meeskond, kes on ussimulatsiooni kallal töötanud mitu aastat. Nad kasutavad koostööks failijagamisriistu, nagu Google Drive ja Dropbox, ja nende kohtumisi voogesitatakse avalikult Google+ Hangoutina.
Tehisintellekti tulevik
MUO: Tere, Giovanni! See on ilmselgelt väga keeruline ja väljakutseid pakkuv projekt - kas saaksite kirjeldada seni simulatsiooni alal tehtud edusamme ja mida on veel teha? Millised on teie arvates edasised kõige olulisemad väljakutsed?
Giovanni: Oleme teinud palju edusamme ussi kehas ja ümbritsevas keskkonnas, mis esindavad meie virtuaalset Petri tassi. Me usume teostusesse, mis tähendab, et vaakumis olev aju oleks ilma a-ta vähem huvitav simuleeritud keskkond - usside maatriks - kui soovite - mida aju saab oma sensoorsete funktsioonide kaudu kogeda neuronid.
See on põhjus, miks alustasime kõigepealt ussikehasse pingutamisega. Mis meil seni on, on anatoomiliselt täpne survestatud küünenahk, mis sisaldab kokkutõmbuvaid lihasrakke, ja see on täidetud želatiinitaolise vedelikuga, et kõik paigal püsiks. Paralleelselt oleme töötanud selle nimel, et aju töötaks, ja praegu viime läbi terve C esimesed testid. elegantsi neuronite võrk (kuulsad 302 neuroni).
Läheneme nüüd punktile, et saame hakata aju keha külge pistma ja vaatame, mis juhtub. See ei tähenda, et uss on "elus", kuna sellel pole elundeid ja ka palju bioloogilisi detaile on endiselt puudu, kuid see võimaldab meil sulgege mootorisüsteemi silmus, et saaksime hakata aju ja lihaseid katsetama ja näpistama, et tekitada erinevaid usse liikumine. Ainuüksi see hoiab meid mõnda aega hõivatud.
Väljakutseid on kahte tüüpi - teadusuuringute ja tehnilised. Teadusuuringute väljakutsed on tüüpilised igale teaduslikule ettevõtmisele. Te ei tea, millal te jänni jääte või mille kallal, kuid siin on üks ilmne väljakutse see, et kuigi aju on kaardistatud ja neuronite vahelised seosed on teada, ikka veel ei tea palju üksikute neuronite endi ja nende omaduste kohta, mistõttu on meil vaja teha palju tööd nende täpsustamiseks - tehtav, kuid raske ja aeg tarbimine.
See on keeruline, kuna loom on väga väike ja seni pole olnud võimalik tulistavat aju in vivo pildistada. Õnneks ja see on väga värske uudis, uued tehnikad katavad pinna mis võib aidata meil täita mõned lüngad.
Inseneriteaduste osas on palju tehnilisi väljakutseid, kuid ma ütleksin, et peamine neist oleks simulatsiooni jõudlus. Me käitame simulatsiooni GPU-de ja klastrite abil, kuid simuleerimine võtab siiski palju aega; seal on palju tööd teha.
Brauseri ussi simulatsioon
MUO: Üks Kickstarteri preemiaid, mille te oma toetajatele kättesaadavaks tegite, oli juurdepääs brauseri ussi osalisele simuleerimisele, sealhulgas lihaskonnale. Kui olete simulatsiooni (nt aju) rohkem läbi viinud, kas kavatsete need elemendid ka brauseris kättesaadavaks teha? Kui intensiivne on täieliku simulatsiooni läbiviimine?
Giovanni: Jah - see on täpselt idee. WormSim on aken uusimasse saadaolevasse simulatsiooni. Kui oleme teinud märkimisväärseid edusamme, näiteks ühendame a aju simulatsiooni Geekside kaalumine: kas inimene mõtleb kiiremini kui arvuti? Loe rohkem , see veeretatakse WormSimi. Simulatsioon on üsna intensiivne, kuid WormSimi arhitektuur on sellest praegu lahti ühendatud Mõista, et käivitame simulatsiooni vajalikul infrastruktuuril (GPU klastrid jne) ja siis salvestame tulemused. Need tulemused voogesitatakse WormSimi kaudu, et inimesed saaksid simulatsioonis edasi-tagasi skaneerida, kasutada 3D-kaamera juhtnuppe ja klõpsata asjadel ning pääseda juurde simulatsiooni metaandmetele.
Järgmised sammud
MUO: Alates C-st elegants on alles algus pärast nematoodide kasutamist, mis on järgmine samm? Millised väljakutsed tekivad nematoodi ja keerukama organismi vahel?
Giovanni: Õige. Proovime tulevikuks oma tehnoloogia planeerimist üles ehitada ja soovime meie mootor olla arvutusbioloogia jaoks natuke nagu LEGOS, ideaalis nii, et pärast C. elegantsidega, mida me ei pea alustama nullist, vaid saame kokku panna keerukama organismi, kasutades ära juba ehitatu.
Kandidaadid on leech (10k neuronit) ja viljakärbes või vastsete sebrakala (mõlemad umbes 100k neuronit). Küsimus pole ainult selles, kui palju neuroneid on, vaid ka selles, kui hästi on organism välja uuritud. Kindlasti läheb veel mõni aasta, enne kui võime mõelda isegi teiste organismidega võitlemisele, kuid kui mõni teine rühm seda soovib ükskõik millise nende organismidega alustamiseks läheksime hea meelega kaugemale ja kaugemale, et aidata igal võimalikul viisil - kõik meie tööriistad on avatud.
Peamine väljakutse on see, et kui organismi aju suureneb ja kasvab nagu hiir oma 75 miljoni neuroniga, siis ka sina on sunnitud töötama pigem populatsioonidega, mitte hästi määratletud närviskeemidega, mis koosnevad mõistlikust kogusest neuronid. “Silmuse sulgemine” muutub natuke keerukamaks. Samuti vajate rohkem arvutusjõud 10 viisi oma protsessori aja teadusele annetamiseks Loe rohkem ja teha midagi sellist, mida C-ga proovime. elegants, raku kaupa raku simulatsioon, mis ei piirdu ainult neuronitega, on täiesti mõeldamatu. Kui olete sellele makrotasandile jõudnud, olete sunnitud töötama millegi jämedama terasega. Kuid see juhtub, pole kahtlust!
Valideerimine ja testimine
MUO: Arvestades, et teie arendatav tarkvara on väga keeruline ja hõlmab simulatsiooni mitmel tasandil, kuidas valideerida oma mudeleid edu määramiseks? Kas on teste, mida soovite teha, kuid mida te pole veel suutnud?
Giovanni: Igal detailsuse tasemel katsetame tarkvara komponente katsetulemuste alusel. Katseandmed on juba avalikult saadaval või pärinevad laboritest, kes otsustavad selle meile annetada. Neuronaalsed simulatsioonid peavad vastama neuronaalse aktiivsuse eksperimentaalsetele mõõtmistele. Ussi keha ja selle keskkonna mehaanilised simulatsioonid peavad järgima füüsikaseadusi.
Sarnasel viisil peavad simuleeritud ussi makrokäitumine (ujumine / indekseerimine) järgima sellel tasemel eksperimentaalseid vaatlusi. Tegelikult on olemas rühm meist kes töötavad selle nimel, et koostada uskumatult palju andmeid, et saaksime kvantitatiivselt öelda veenduge, et meie uss tiirleb samamoodi nagu päris, niipea, kui meie simulatsioon on selleks valmis testitud.
Uurimistöö rakendused
MUO: Milline selline simulatsiooni rakendus teile kõige põnevam on? Millised on selle tehnoloogia edaspidised kasutusviisid?
Giovanni: Selline simuleerimine, kui see on kinnitatud, võimaldab meil elusloomade asemel katseid teha arvutis. Sellel on ilmsed eelised katsete reprodutseerimise ja teostatavate katsete arvu osas. C. elegans on inimhaiguste näidisorganism, nii et me räägime võimalusest saada alt üles suunatud teadmine haigustest nagu Alzheimeri, Parkinsoni ja Huntingtoni, kui nimetada vaid mõnda - ja loodetavasti kiirendada selle ravi selle tagajärjel. Sama tehnoloogiat saaks kasutada inimkudede tervete või haigete populatsioonide simuleerimiseks, laadides mootorisse erinevad mudelid.
Isiklikult olen väga põnevil, kuidas see, mida teeme, võiks aidata meil mõista, kuidas ajud töötavad väga hästi jälgitaval skaalal. Kujutage vaid ette, mida tähendab, kui suudame ussi aju parameetrite kogumina (see on uute kujundustehnoloogiate abil üha enam võimalikuks) ja sisestage need samad parameetrid ka meie simulatsioon. See võib tunduda ulme, kuid mälestused on juba elusloomadele siirdatud.
Mida OpenWorm teie jaoks tähendab
OpenWormi projekti taga olev tehnoloogia on põnev mitmel tasandil. Tervete loomade aju kaardistamise ja simuleerimise tehnoloogial on sügav ja lõpuks maailma muutuv mõju inimese seisundile.
Vahetumal tasemel on võimalus katsetada simuleeritud loomi ja uurida haigusi täpsusega, arvutuslik detail võib võimaldada täiesti uut laadi teadust - massis masinate abil tehtud katsed, arvutites. Suurematele organismidele kohandatud OpenWormi tehnoloogia võimaldab meil uurida raskesti hoomatavaid haigusi nagu skisofreenia ja vähk täiesti uutel ja põnevatel viisidel.
Mida näete, kuidas inimkond selle tehnoloogiaga kümne aasta jooksul saavutab? Viiskümmend? Andke meile kommentaarides teada! OpenWormi meeskonda saate jälgida saidil www.openworm.org
Edelaosas asuv kirjanik ja ajakirjanik tagab Andrele funktsionaalsuse kuni 50 kraadi Celsiuse järgi ja on veekindel kuni kaheteistkümne jala sügavusele.
