
智源研究院近期取得突破性进展,其研发的BAAIWorm天宝系统——一个基于数据驱动的生物智能模拟系统——在国际上首次实现了对秀丽隐杆线虫神经系统、身体及环境的闭环仿真,这一成果已发表在《自然·计算科学》期刊并被选为封面故事。
传统生物智能模型常将神经系统、身体或环境孤立研究,难以捕捉复杂行为背后的“大脑-身体-环境”交互机制。而BAAIWorm天宝系统则巧妙地解决了这一难题。该系统由两个主要部分构成:一个基于真实生理特性构建的高精度神经网络模型,以及一个根据线虫解剖学特征构建的身体模型,两者置于一个简化的三维流体环境中,从而形成完整的闭环系统。
该神经网络模型采用多舱室模型,精确模拟了秀丽隐杆线虫神经元的电生理特性。身体模型则包含96个肌肉细胞,其表面级的力模拟能有效提高计算效率,同时又能真实反映线虫在流体环境中的运动特性。系统还能够简化模拟环境中的连续感官输入,这些输入动态影响神经计算,进而驱动肌肉收缩,最终形成闭环反馈。

BAAIWorm天宝的创新之处在于其高精度和闭环性。它不仅是目前已知首个同时在神经元层面和神经网络层面都具有真实动力学特性的多舱室建模模型,更重要的是,它首次实现了线虫神经网络模型与身体环境模型的闭环交互,成功模拟了线虫的觅食行为(例如之字形运动)。研究人员可通过模拟实时观察线虫轨迹、神经活动和肌肉信号,从而更深入地研究神经系统与行为间的关系。
伦敦大学学院的Padraig Gleeson教授(OpenWorm团队成员兼审稿人)高度评价该成果,认为其整合了秀丽隐杆线虫的生理学和解剖学信息,构建了一幅清晰的图景。《自然·计算科学》资深编辑Ananya Rastogi也表示赞赏,认为该系统动态的机体与环境相互作用以及精细的模拟,使得在闭环系统中研究大脑活动如何影响行为成为可能。另一位审稿人则认为这项研究为理解神经系统建立了新的研究范式。

BAAIWorm天宝项目借鉴了OpenWorm项目提供的宝贵工具和数据,并在增强版神经网络模型、生物体与环境建模以及闭环互动方面取得了重大突破。该开源模块化系统为理解和探索生物启发的具身智能的核心机制提供了重要的实验平台,也为生物智能研究和人工智能领域的应用奠定了坚实基础。智源研究院的生命模拟研究中心,以及黄铁军理事长和马雷等研究人员的贡献功不可没。