Программисты отправили виртуальный мозг плодовой мушки в Doom, научили управлять персонажем в Minecraft и подключили к торговле биткоином. Необычные эксперименты начались после того, как учёные опубликовали подробную карту нервной системы дрозофилы с более чем 166 тысячами нейронов. Разработчики превратили научные материалы в основу для компьютерных моделей, хотя до настоящего переноса мозга живого существа в цифровой мир ещё очень далеко.
Исследователи восстановили нервную систему самца дрозофилы по микроскопическим снимкам, проследив расположение нервных клеток и около 125 миллионов контактов между ними. Получилась самая подробная на тот момент карта нейронов целого животного, охватывающая головной мозг и нервную цепочку, которая управляет движениями тела. Учёные называют подобную схему коннектомом. По ней можно проследить, как сигналы проходят от органов чувств к клеткам, отвечающим за движения и другие действия.
Когда исследователи открыли доступ к карте, программисты быстро нашли ей неожиданные применения. В интернете появились демонстрации, где цифровая муха перемещается по Minecraft, играет в Doom и Super Mario 64, пытается решать шахматные задачи и собирать кубик Рубика. Для каждого развлечения разработчикам пришлось самостоятельно придумывать, как превратить происходящее на экране в сигналы для виртуальных нейронов и получить из нервной активности команды управления.
В эксперименте с Doom программа передаёт изображения игры на смоделированные зрительные клетки дрозофилы, рассчитывает распространение импульсов по нервной сети и использует активность отдельных нейронов для управления персонажем. Виртуальная муха может двигаться, поворачиваться и стрелять, но разработчик добавил собственный механизм управления и передаёт модели дополнительные сведения о расположении противников. Поэтому говорить, что нервная система насекомого самостоятельно освоила шутер, было бы преувеличением.
Ещё необычнее оказался проект Stonkfly, который подключает цифровой мозг дрозофилы к торговле криптовалютами. Программа получает настоящие котировки биткоина, рисует график изменения цены и преобразует изображение в сигналы для тысяч виртуальных зрительных клеток. Затем импульсы проходят через модель нервной системы, а активность заранее выбранных нейронов определяет, покупать криптовалюту, продавать или пропустить сделку.
Разработчик даже попытался научить виртуальную муху реагировать на прибыль и убытки. Когда стоимость портфеля растёт, программа стимулирует определённые дофаминовые нейроны, которые у настоящих насекомых участвуют в обучении и формировании реакций на вознаграждение. При падении стоимости активируются другие клетки, участвующие в обработке неприятных стимулов. Специальный алгоритм также меняет силу некоторых соединений между нейронами, чтобы модель могла учитывать предыдущие результаты.
Stonkfly умеет отправлять настоящие торговые заявки на криптобиржу, но по умолчанию работает с виртуальными $100, используя реальные рыночные цены. Сам автор предупреждает, что пока не удалось доказать способность модели обучаться прибыльной торговле. Даже если стоимость портфеля увеличится, причиной может оказаться обычный рост курса биткоина, а не удачное решение цифровой мухи.
Нейробиологи предостерегают от выводов о появлении цифрового сознания. Коннектом показывает, какие нервные клетки соединяются друг с другом, но не содержит полной информации об их электрической активности, химических процессах и работе организма. Программистам приходится самостоятельно задавать множество параметров, а при обучении моделей характеристики виртуальных нейронов могут существенно меняться. Поэтому компьютерная версия нервной системы далеко не во всём повторяет работу живой мухи.
Для науки опубликованная карта ценна прежде всего возможностью изучать работу нервной системы на уровне отдельных клеток. Исследователи могут проследить путь сигнала от органов чувств до мышц, разобраться в механизмах обучения и сравнить устройство мозга самцов и самок. Один из создателей коннектома Джеральд Рубин положительно оценил неожиданный интерес программистов, поскольку игровые эксперименты привлекают внимание к сложным исследованиям. А пока виртуальная муха пытается заработать на биткоине, учёные продолжают решать гораздо более трудную задачу: понять, как из миллионов соединений между нервными клетками рождается поведение живого существа.
