الإعلانات

تخيل أنك جزء من خيال جهاز الكمبيوتر الخاص بك. دماغك هو محاكاة تفصيلية للكمبيوتر - وهو الذكاء الاصطناعي 7 مواقع مذهلة لمشاهدة أحدث برمجة الذكاء الاصطناعيالذكاء الاصطناعي ليس بعد HAL من عام 2001: The Space Odyssey… لكننا نقترب بشدة. من المؤكد أنه في يوم من الأيام يمكن أن يكون مشابهًا لمخلفات الخيال العلمي التي تنتجها هوليوود ... اقرأ أكثر يتصل بالعين المحاكاة والعضلات المحاكية ونهايات الأعصاب المحاكية ، التي تتفاعل مع عالم محاكاة. أنت تفكر وتشعر تمامًا كما تفعل الآن ، ولكن بدلاً من تطبيقها في اللحم الرمادي ، يعمل عقلك على السيليكون.

محاكاة دماغ بشري كامل مثل هذه طريقة بعيدة ، ولكن مشروع مفتوح المصدر على وشك أن يأخذ الخطوة الأولى الحيوية ، من خلال محاكاة علم الأعصاب وعلم وظائف الأعضاء لواحد من أبسط الحيوانات المعروفة علم. ال فريق OpenWorm، الذي اكتمل لتوه كيك ستارتر ناجحة، على بعد أشهر من بناء محاكاة كاملة لـ C. إليجان ، دودة خيطية بسيطة بها 302 خلية عصبية. سوف تسبح الدودة المحاكية في المياه المحاكية ، وتتفاعل مع التحفيز المحاكي ، و (إلى الحد الذي يمكن لمثل هذا الكائن البسيط أن يفعله) ، فكر.

instagram viewer

في هذه المقابلة ، سنتحدث مع جيوفاني إيديلي ، المؤسس المشارك لمشروع OpenWorm حول عملهم في الذكاء الاصطناعي. فريق OpenWorm هو فريق متعدد الجنسيات من المهندسين الذين عملوا على محاكاة الدودة لعدة سنوات. يستخدمون أدوات مشاركة الملفات مثل Google Drive و Dropbox للتعاون ، ويتم بث اجتماعاتهم بشكل علني كمحادثة Google+.

مستقبل الذكاء الاصطناعي

لقطة شاشة 2014-06-04 08.21.17
جيوفاني إيديلي

MUO: مرحبا جيوفاني! من الواضح أن هذا مشروع معقد وصعب للغاية - هل يمكنك وصف التقدم الذي أحرزته في المحاكاة حتى الآن ، وماذا عليك فعله؟ ما هي برأيك التحديات الأكثر أهمية في المستقبل؟

جيوفاني: لقد حققنا الكثير من التقدم على جسم الدودة والبيئة المحيطة التي ستمثل طبق بتري الافتراضي. نحن نؤمن بالتجسيد ، مما يعني أن الدماغ في الفراغ سيكون أقل إثارة للاهتمام بدون بيئة محاكاة - "مصفوفة الدودة" إن شئت - والتي يمكن للدماغ أن يختبرها من خلال حسيته الخلايا العصبية.

هذا هو السبب في أننا بدأنا ببذل الكثير من الجهد في جسم الدودة أولاً. ما لدينا حتى الآن بشرة مضغوطة دقيقة تشريحيا تحتوي على خلايا عضلية قابلة للانقباض، وهو محشو بسائل يشبه الجيلاتين لإبقاء كل شيء في مكانه. في موازاة ذلك ، كنا نعمل على تشغيل الدماغ ، ونجري حاليًا الاختبارات الأولى لكامل C. شبكة اليجانس العصبية (الخلايا العصبية الشهيرة 302).

نحن نقترب الآن من النقطة التي يمكننا أن نبدأ بتوصيل الدماغ بالجسم ونرى ما سيحدث. هذا لا يعني أن الدودة "حية" لأنها لا تحتوي على أعضاء والكثير من التفاصيل البيولوجية لا تزال مفقودة أيضًا ، ولكنها ستمكننا من إغلاق الحلقة في النظام الحركي ، حتى نتمكن من البدء في اختبار وتعديل الدماغ والعضلات لتوليد أنواع مختلفة من الديدان الحركة. هذا وحده سيجعلنا مشغولين لبعض الوقت.

هناك نوعان مختلفان من التحديات - تحديات البحث والتحديات الفنية. التحديات البحثية هي تلك النموذجية لأي مشروع علمي. لا تعرف متى ستتعثر أو ماذا ، ولكن أحد التحديات الواضحة هنا هو أنه على الرغم من أن الدماغ تم تعيينه والصلات بين الخلايا العصبية معروفة ، ما زلت لا تعرف الكثير عن الخلايا العصبية الفردية نفسها وخصائصها ، الأمر الذي يترك لنا الكثير من العمل للقيام به لتحسينها - يمكن تحقيقه ، ولكن من الصعب والوقت تستهلك.

هذا أمر صعب لأن الحيوان صغير جدًا وحتى الآن كان من المستحيل القيام به في التصوير الحي للدماغ الحارق. لحسن الحظ ، وهذه أخبار حديثة جدًا ، تقنيات جديدة تطفو على السطح قد يساعدنا في سد بعض الفجوات.

من حيث الهندسة ، هناك العديد من التحديات التقنية ، لكن أود أن أقول إن التحدي الرئيسي سيكون أداء المحاكاة. نحن ندير المحاكاة على وحدات معالجة الرسوميات والمجموعات ، ولكن لا تزال المحاكاة تستغرق الكثير من الوقت ؛ هناك الكثير من العمل للقيام به هناك.

محاكاة دودة المتصفح

محاكاة الدودة

MUO: كانت إحدى مكافآت Kickstarter التي وفرتها لمؤيديك هي الوصول إلى محاكاة جزئية للديدان في متصفحك ، بما في ذلك الجهاز العضلي. بينما تكمل المزيد من المحاكاة (مثل الدماغ) ، هل تخطط لإتاحة هذه العناصر في المتصفح أيضًا؟ ما مدى كثافة المحاكاة الكاملة للتشغيل؟

جيوفاني: نعم - هذه هي الفكرة بالضبط. سيكون WormSim نافذة على أحدث محاكاة متاحة. بمجرد أن نحقق بعض التقدم الهام ، مثل توصيل أ الدماغ في المحاكاة المهوسون يزنون: هل يفكر الإنسان أسرع من الكمبيوتر؟ اقرأ أكثر ، سيتم طرح هذا في WormSim. ستكون المحاكاة مكثفة جدًا ، لكن بنية WormSim منفصلة حاليًا عن ذلك ، في بمعنى أننا سنقوم بتشغيل المحاكاة على البنية التحتية اللازمة (مجموعات GPU وما إلى ذلك) ثم نقوم بتخزين النتائج. سيتم بث هذه النتائج إلى WormSim ، حتى يتمكن الأشخاص من المسح ذهابًا وإيابًا في المحاكاة ، واستخدام عناصر تحكم الكاميرا ثلاثية الأبعاد والنقر على الأشياء والوصول إلى البيانات الوصفية للمحاكاة.

الخطوات التالية

MUO: منذ C. إليجانز هي مجرد البداية ، بعد الديدان الخيطية ، ما هي الخطوة التالية؟ ما هي التحديات التي تنشأ بين الديدان الخيطية والكائن الأكثر تعقيدًا؟

جيوفاني: صيح. نحن نحاول بناء تخطيطنا التكنولوجي للمستقبل ونريده محركنا أن تكون مثل LEGOS في علم الأحياء الحسابي ، بشكل مثالي ، بحيث أنه بعد C. ليس علينا أن نبدأ من الصفر ، ولكننا نستطيع تجميع كائن أكثر تعقيدًا يستفيد مما بنناه بالفعل.

المرشحون هم علقة (الخلايا العصبية 10k) وذبابة الفاكهة أو الزرد اليرقي (كلاهما حوالي 100 ألف خلية عصبية). لا يتعلق الأمر فقط بعدد الخلايا العصبية ، ولكن أيضًا مدى دراسة الكائن الحي جيدًا. ستستغرق بالتأكيد بضع سنوات قبل أن نفكر في معالجة الكائنات الحية الأخرى ، ولكن إذا أرادت مجموعة أخرى للبدء في أي من تلك الكائنات الحية ، يسعدنا أن نذهب أبعد من ذلك للمساعدة بأي طريقة ممكنة - جميع أدواتنا افتح.

يكمن التحدي الرئيسي في أنه مع زيادة حجم دماغ الكائن الحي ، مثل الفأر الذي يحتوي على 75 مليون خلية عصبية ، أنت يضطرون للعمل مع السكان بدلا من الدوائر العصبية المحددة بشكل جيد تتكون من كميات معقولة من الخلايا العصبية. يصبح "إغلاق الحلقة" أكثر صعوبة. كما تحتاج إلى المزيد القوة الحسابية 10 طرق للتبرع بوقت وحدة المعالجة المركزية الخاصة بك للعلوم اقرأ أكثر ، وفعل شيء مثل ما نحاول مع C. إليجانس ، محاكاة خلية بخلية لا تقتصر على الخلايا العصبية ، أمر لا يمكن تصوره. بمجرد الوصول إلى هذا المستوى الكلي ، فإنك مجبر على العمل مع شيء أكثر دقة. لكن هذا سيحدث ، بلا شك!

التحقق والاختبار

MUO: بالنظر إلى أن البرنامج الذي تقوم بتطويره معقد للغاية ويتضمن محاكاة على عدة مستويات ، كيف يمكنك التحقق من صحة نماذجك لتحديد النجاح؟ هل هناك اختبارات ترغب في إجرائها ، لكنك لم تتمكن من ذلك بعد؟

جيوفاني: في كل مستوى من الدقة ، نقوم "باختبار الوحدة" لمكونات برمجياتنا مقابل النتائج التجريبية. البيانات التجريبية متاحة بالفعل في العراء ، أو تأتي من مختبرات تقرر التبرع بها لنا. يجب أن تتطابق المحاكاة العصبية مع القياسات التجريبية على النشاط العصبي. المحاكاة الميكانيكية لجسم الدودة وبيئتها يجب أن تتبع قوانين الفيزياء.

وبطريقة مماثلة ، فإن السلوكيات الكلية للديدان المحاكية (السباحة / الزحف) يجب أن تتبع الملاحظات التجريبية على هذا المستوى. في الحقيقة هناك مجموعة منا الذين يعملون على تجهيز كمية لا تصدق من البيانات حتى يمكننا القول عنها من الناحية الكمية تأكد من أن الدودة لدينا تتلوى بنفس الدودة الحقيقية بمجرد أن تصبح المحاكاة جاهزة اختبارها.

تطبيقات البحث

MUO: أي تطبيق من هذا النوع من المحاكاة هو الأكثر إثارة بالنسبة لك؟ ما هي أهم استخدامات هذه التكنولوجيا في المستقبل؟

جيوفاني: يمكن لهذا النوع من المحاكاة ، عند التحقق من صحته ، أن يمكّننا من إجراء التجارب على الكمبيوتر بدلاً من الحيوانات الحية. هذا له مزايا واضحة من حيث استنساخ التجارب والعدد الهائل من التجارب التي يمكن إجراؤها. ج. إليجانس هي كائن حي للأمراض البشرية ، لذلك نحن نتحدث عن إمكانية الحصول على نظرة ثاقبة من الأمراض مثل مرض الزهايمر وباركينسون وهنتنغتون ، على سبيل المثال لا الحصر - ونأمل في تسريع العلاج نتيجة لذلك. يمكن استخدام نفس التكنولوجيا لمحاكاة مجموعات صحية أو مريضة من الأنسجة البشرية فقط عن طريق تحميل نماذج مختلفة في المحرك.

أنا شخصياً أشعر بسعادة غامرة حيال كيف يمكن أن يساعدنا ما نقوم به على فهم كيفية عمل العقول على نطاق قابل للقياس. فقط تخيل ما يعنيه ذلك إذا استطعنا التقاط دماغ دودة كمجموعة من المعلمات (وهو أصبحت ممكنة بشكل متزايد مع تقنيات التصوير الجديدة) وتغذي نفس المعلمات في موقعنا محاكاة. قد يبدو هذا مثل الخيال العلمي ، ولكن تم زرع الذكريات في الحيوانات الحية بالفعل.

ماذا تعني لك OpenWorm

التكنولوجيا وراء مشروع OpenWorm مثيرة على العديد من المستويات. إن تقنية رسم ومحاكاة أدمغة حيوانات كاملة لها آثار عميقة ومغيّرة على العالم لحالة الإنسان.

على مستوى أكثر إلحاحًا ، القدرة على تجربة الحيوانات المحاكاة ودراسة الأمراض بدقة قد تتيح التفاصيل الحسابية نوعًا جديدًا تمامًا من العلوم - التجارب التي يتم إجراؤها بشكل جماعي بواسطة أجهزة الكمبيوتر ، على أجهزة الكمبيوتر. يمكن أن تسمح لنا تقنية OpenWorm ، التي تم تطويرها لتصل إلى كائنات أكبر ، بدراسة الأمراض التي يصعب فهمها مثل الفصام والسرطان بطرق جديدة ومثيرة تمامًا.

ماذا ترى أن الجنس البشري حقق بهذه التقنية في عشر سنوات؟ خمسون؟ اسمحوا لنا أن نعرف في التعليقات! يمكنك متابعة فريق OpenWorm على www.openworm.org

وكاتب وصحفي مقيم في الجنوب الغربي ، يُضمن أندريه أن يظل يعمل حتى 50 درجة مئوية ، وهو مقاوم للماء حتى عمق اثني عشر قدمًا.