最高精度“智能线虫”如何诞生？揭秘背后关键技术( 二 ) 智东西（公众号：zhidxcom）作者

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据智源生命模拟研究中心负责人、副主任马雷介绍，在全球已知的各种研究科研进展中， “天宝1.0”是目前最高精度的线虫神经系统。
这条“智能虫”现已能做到像真实线虫一样，嗅探并控制身体蠕动至感兴趣的目标。
二、逼真的线虫身体构建，仿真环境更适合智能训练逼真的线虫身体建构和仿生环境也是天演线虫模型的一大特色。
天演团队认为，环境是智能的摇篮，环境变了，对应的生命体的结构、行为、智慧，复杂程度都大不一样。只有做到了极致的智能训练环境，才能进化出更高精度模拟的生命体。
因此，天演团队应用前沿图形建模和实时仿真技术，结合多种交叉学科的前沿技术，构成逼真的线虫肌肉和身体软体的模型，打造出高效可拓展、更适合大规模智能训练的线虫仿真环境，实现了仿真秀丽线虫与仿真环境的全闭环模拟。

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一方面，通过高效的有限元建模，天演团队突破精神神经元系统与肌肉动力学结合的关键技术，构建了由具有解剖学意义的96块肌肉控制、3341个力学计算单元构成的秀丽线虫身体。
另一方面，团队构建了三维流体动态实时仿真环境，场景尺度达到线虫身长的1300倍。通过简化流体模型和投影动力学有限元结算等方法，其在CPU单核条件下单线虫仿真和可视化迭代时间快于0.1秒，并可支持线虫群体仿真。
这个环境框架包含三维建模、有限元求解、简化流体模型、强化学习、可视化等多个模块，能够最大程度上模拟线虫与环境的交互方式。

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在这样的仿真环境中，团队通过计算神经电动力学信号传递过程，将仿真秀丽线虫训练得像真实线虫般，由高精度神经系统控制，并能与环境实时交互，最终可以实现动态蠕动前行等初级智能行为，表现出趋利避害的能力。
据介绍，这条“智能虫”能够高效、精准计算与流体环境相互作用的规律，并且所形成的流体仿真环境规模远超OpenWorm的方案，更适合作为智能体学习训练复杂任务的环境。
三、或将惠及脑科学与类脑智能研究“智能虫”依托高精度模拟仿真软硬件平台天演1.0而诞生，这是一个在建的多GPU集群平台，未来该平台可用于高精度、大规模生物神经元的模拟，在众多科研领域和行业应用中发挥效用。
以高精准医疗为例，将Hodgkin-Huxley模型、亚细胞级别的各种离子通道模型，以及高精度虚拟心脏模型所需的关键计算三者部署在多GPU集群的天演平台上，有望解决推广和实现高精度虚拟心脏模型的应用问题。这将为心脏消融手术方案、心律失常治疗方案提供精准个性化模拟指导带来积极的影响。
综合来看，高精度生命模拟对推动脑科学与类脑智能研究、基于生命数字孪生的治疗诊断和药物研发等领域发展具有重要价值。
近年来，全球多家研究机构都在做精细化脑模拟与智能的相关研究，包括欧盟脑计划、欧盟脑计划支持下的BlueBrain项目、美国脑计划等，谷歌、Meta等科技巨头亦在探索这一前沿方向。
黄铁军告诉智东西，生命科学、神经科学在生物神经网络的解析和实验数据获取方面，在过去十年进展特别快，生命模拟可用的基础数据越来越多，再加上更好的算力、算法等软硬件条件支撑，类脑智能相关研究得以在近些年快速发展。