Giovanni Idili, az OpenWorm: Agyok, férgek és mesterséges intelligencia

Hirdetés

Képzelje el, hogy Ön a számítógépének fantáziáját ábrázolja. Az agyad egy részletes számítógépes szimuláció - egy mesterséges intelligencia 7 csodálatos webhely, hogy megnézhesse a legújabb mesterséges intelligencia programozástA mesterséges intelligencia még nem HAL a 2001-es évekből: The Space Odyssey... de félelmetesen közeledünk. Valóban, egy nap hasonló lehet ahhoz a sci-fi kazánhoz, amelyet Hollywood kiolt. Olvass tovább amely kapcsolódik a szimulált szemhez, szimulált izmokhoz és szimulált idegvégződésekhez, amelyek kölcsönhatásba lépnek egy szimulált világgal. Pontosan úgy gondolod és érzed magad, mint most, de ahelyett, hogy szürke húsba helyezték be, az agyad szilikonon megy keresztül.

Az egész emberi agy ilyen módon történő szimulálása jó út, de egy nyílt forráskódú projekt hamarosan elindul létfontosságú első lépés az ismert legegyszerűbb állatok egyikének neurológiájának és élettanának szimulálásával tudomány. Az OpenWorm csapat, amely éppen befejeződött egy sikeres indító

hónapok távol áll a C teljes szimulációjának felépítésétől. elegans, egy egyszerű fonálféreg 302 ideggel. A szimulált féreg úszik a szimulált vízben, reagál a szimulált ingerre, és (amennyire egy ilyen egyszerű szervezet képes) gondolkodni.

Ebben az interjúban Giovanni Idilivel, az OpenWorm projekt társalapítójával beszélünk a mesterséges intelligencia területén végzett munkájukról. Az OpenWorm csapat egy multinacionális mérnökök csapata, akik évek óta dolgoznak a féreg-szimuláción. Fájlmegosztó eszközöket, például a Google Drive-ot és a Dropbox-ot használnak az együttműködésre, és üléseiket nyilvános módon közvetítik Google+ Hangouts-beszélgetésként.

A mesterséges intelligencia jövője

MUO: Szia Giovanni! Ez nyilvánvalóan egy nagyon összetett és kihívást jelentő projekt - leírná a szimuláció eddig elért haladását, és mit kell tennie? Ön szerint mi lesz a legfontosabb kihívások a jövőben?

Giovanni: Nagyon sok előrelépést tettünk a féreg testében és a környező környezetben, amelyek a virtuális Petri-csészét képviselik. Hiszünk a megvalósításban, azaz a vákuumban lévő agy kevésbé érdekes lenne a nélkül szimulált környezet - „féregmátrix”, ha akarod -, amelyet az agy megtapasztalhat szenzoron keresztül neuronokat.

Ez az oka annak, hogy sok erőfeszítést tettünk először a féreg testére. Ami eddig van, az anatómiailag pontos, nyomás alatt álló kutikula, amely összehúzódó izomsejteket tartalmaz, és zselatinszerű folyadékkal van feltöltve, hogy minden a helyén maradjon. Ezzel párhuzamosan azon dolgozunk, hogy az agy működjön, és jelenleg az egész C első tesztjeit futtatjuk. elegans neuronális hálózat (a híres 302 neuron).

Megközelítjük azt a pontot, hogy elkezdhetjük az agy bedugását a testbe, és megnézhetjük, mi történik. Ez nem azt jelenti, hogy a féreg „él”, mivel nem rendelkezik szervekkel, és még mindig sok biológiai részlet hiányzik, de lehetővé teszi számunkra, hogy csukja be a motorrendszer hurkot, hogy kísérletezzünk és finomítsuk az agyat és izmokat, hogy különféle férgeket generáljunk mozgás. Ez önmagában egy ideig elfoglalhat minket.

Kétféle kihívás létezik: kutatási és technikai. A kutatási kihívások jellemzőek minden tudományos vállalkozásra. Nem tudja, mikor fog elakadni, vagy mire, de nyilvánvaló kihívás itt az, hogy annak ellenére, hogy az agyat feltérképeztük és az idegsejtek közötti kapcsolatok ismertek, mi még mindig nem sokat tudnak az egyes neuronokról és azok jellemzőiről, ami sok munkát igényel nekünk a finomhangolás érdekében - elvégezhető, de nehéz és időigényes fogyasztó.

Ez nehéz, mivel az állat nagyon kicsi, és eddig lehetetlen volt in vivo leképezni a tüzelő agyat. Szerencsére, és ez nagyon friss hír, az új technikák felületre kerülnek ami segíthet nekünk a hiányosságok kitöltésében.

A műszaki szempontból sok technikai kihívás van, de azt mondanám, hogy a legfontosabb a szimuláció teljesítése lenne. Futtatjuk a szimulációt GPU-k és fürtökön, de még mindig sok időbe telik a szimuláció; nagyon sok munka van itt.

Böngésző féreg szimuláció

MUO: Az egyik Kickstarter-jutalom, amelyet a támogatók rendelkezésére bocsátott, a féreg részleges szimulációja volt a böngészőben, beleértve az izomzatot is. Miután elkészítette a szimulációt (mint például az agy), tervezi-e ezeket az elemeket elérhetővé tenni a böngészőben is? Mennyire intenzív lesz a teljes szimuláció futtatása?

Giovanni: Igen - pontosan ez az ötlet. A WormSim ablak lesz a rendelkezésre álló legújabb szimulációra. Miután jelentős előrelépést hajtunk végre, mint például a agy be a szimulációba Geeks mérleg: Vajon az ember jobban gondolkodik, mint egy számítógép? Olvass tovább , ezt bekerítik a WormSimbe. A szimuláció meglehetősen intenzív lesz, de a WormSim architektúrát jelenleg elválasztják ettől a értjük, hogy a szükséges infrastruktúrán (GPU-fürtök stb.) futtatjuk a szimulációt, majd tároljuk a eredmények. Ezeket az eredményeket a WormSim közvetíti, így az emberek képesek lesznek előre-vissza szkennelni a szimulációban, 3D kameravezérlőket használni, kattintani a dolgokra és elérni a szimulációs metaadatokat.

Következő lépések

MUO: C. óta Az elegans csak a kezdet, fonálférgek után, mi a következő lépés? Milyen kihívások merülnek fel a fonálférgek és egy összetettebb szervezet között?

Giovanni: Helyes. Megpróbáljuk felépíteni a jövő technológiai terveit, és azt akarjuk motorunk egy kicsit olyan, mint a LEGOS a számítási biológiában, ideális esetben úgy, hogy C után Az eleganciákat nem kell a semmiből indítanunk, de össze tudunk állítani egy összetettebb szervezetet, amely kiaknázza azt, amit már építettünk.

A jelöltek a póréhagyma (10 000 idegsejt) és a gyümölcslégy vagy a lárva zebrahal (mindkettő körülbelül 100 ezer ideg). Nem csak az a kérdés, hogy hány idegsejt, hanem az is, hogy mennyire jól tanulmányozták a szervezetet. Bizonyára néhány év eltelte előtt még gondolkodni tudunk más organizmusok elleni küzdelemben, de ha valaki más csoport akarta bármelyik ilyen organizmus elindításához szívesen megyünk túl és túl, hogy bármilyen módon segítsünk - minden eszközünk nyisd ki.

A fő kihívás az, hogy amint egy szervezet agya egyre nagyobb lesz, mint egy egér 75 millió idegsejtjével, akkor te valamiféle kényszerült a populációkkal való munkavégzésre, nem pedig a jól meghatározott neuronális áramkörökre, amelyek ésszerű mennyiségű neuronokat. A „hurok bezárása” kissé trükkösebbé válik. Szüksége van még többre számítási teljesítmény 10 módszer a CPU-idő adományozására a tudományhoz Olvass tovább , és csinál valami hasonlót, amit C-vel próbálunk. Az eleganciák, a sejtenkénti szimuláció, amely nem korlátozódik az idegsejtekre, egyértelműen elképzelhetetlen. Miután elérte azt a makrószintet, kénytelen dolgozni valami durvabb szemcsés szemcsével. De ez megtörténik, nem kétséges!

Érvényesítés és tesztelés

MUO: Mivel a fejlesztett szoftver nagyon bonyolult és számos szinten magában foglalja a szimulációt, hogyan validálhatja modelleit a siker meghatározása érdekében? Vannak olyan tesztek, amelyeket szeretne elvégezni, de még nem sikerült?

Giovanni: A szemcsézettség minden szintjén szoftver-összetevőinket egység-teszteljük a kísérleti eredményekkel szemben. A kísérleti adatok vagy már rendelkezésre állnak szabadban, vagy laboratóriumokból származnak, amelyek úgy döntenek, hogy adományozzák nekünk. Az idegi szimulációknak meg kell egyezniük a neuronális aktivitás kísérleti méréseivel. A féreg testének és környezetének mechanikai szimulációinak a fizika törvényeinek kell megfelelniük.

Hasonló módon a szimulált féreg makro viselkedésének (úszás / mászás) ezen a szinten kísérleti megfigyeléseket kell követni. Valójában van egy csoportunk akik azon dolgoznak, hogy hihetetlen mennyiségű adatot készítsenek, hogy mennyiségileg meg tudjuk mondani győződjön meg arról, hogy a féreg megegyezik az igazival, amint a szimuláció készen áll tesztelt.

A kutatás alkalmazásai

MUO: Az ilyen típusú szimuláció melyik alkalmazása izgalmas Ön számára? Melyek a technológia legfontosabb felhasználásai a jövőben?

Giovanni: Az ilyen típusú szimuláció, ha validáltuk, lehetővé teheti számunkra, hogy élő állatok helyett számítógépen végezzünk kísérleteket. Ennek nyilvánvaló előnyei vannak a kísérletek reprodukciója és a végrehajtható kísérletek száma nélkülözhetetlen száma szempontjából. C. Az elegans az emberi betegség mintája, ezért az alulról felfelé mutató betekintés megszerzéséről beszélünk mint például az Alzheimer, a Parkinson és a Huntington, csak néhányat említsünk - és remélhetőleg ennek következményeként felgyorsítjuk a gyógyulást. Ugyanazt a technológiát lehetne felhasználni az emberi szövetek egészséges vagy beteg populációinak szimulálására, csupán a különböző modellek betöltésével a motorba.

Személy szerint nagyon izgatott vagyok azért, hogy az általunk végzett munka segíthet megérteni, hogyan működik az agy nagyon jól követhető skálán. Képzelje el, mit jelent, ha egy féreg agyát paraméterkészletként (azaz az új képalkotó technológiák révén egyre inkább lehetségessé válik), és ugyanazokat a paramétereket adja be a saját szimuláció. Ez tűnhet tudományos fantasztikusnak, de az emlékeket már belehelyezték az élő állatokba.

Mit jelent az Ön számára az OpenWorm

Az OpenWorm projekt mögött meghúzódó technológia számos szinten izgalmas. Az egész állatok agyának feltérképezésére és szimulálására szolgáló technológia mély és végül a világot megváltoztató következményekkel jár az emberi állapotra.

Intenzívebben, szimulált állatokon kísérletezni és aprólékos betegségeket tanulmányozni, a számítási részletek egy teljesen újfajta tudományt tehetnek lehetővé - tömegesen, számítógépekkel végzett kísérletek, a számítógépeken. A nagyobb szervezetekre méretezett OpenWorm technológiája lehetővé tette számunkra, hogy teljesen új és izgalmas módon tanulmányozzuk a nehezen felfogható betegségeket, mint például a skizofrénia és a rák.

Mit lát az emberiség e technológiával tíz év alatt? Ötven? Tudassa velünk a megjegyzésekben! Az OpenWorm csapatot követheti a www.openworm.org webhelyen