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屏幕上,一只“赛博果蝇”正略显笨拙地觅食、梳毛。正是这只来自硅谷初创公司Eon Systems的果蝇引发了科技圈热议,连埃隆·马斯克都在社交媒体上对此表示惊叹。
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它究竟有何神奇之处?根据Eon Systems公司发布的视频介绍,这只“赛博果蝇”没有接受过任何AI训练,视频动画也没有预设脚本,驱动它的是一个被1:1复刻进计算机的真实果蝇大脑。其实,虚拟大脑的尝试早已有之。然而,能让虚拟大脑驱动模拟躯体,完成“从感知到行动”的闭环,这或许是第一次,这也正是这只“赛博果蝇”的特别之处。
这是否意味着科幻小说中的“人脑复制”和“意识上传”已离我们不远了?“数字永生”也已初露端倪?专家认为,由于此次披露的技术细节不足,还很难判断其重要性,但真要让仿真大脑驱动实体机器人,却还有很多难以想象的困难需要克服。
果蝇“数字大脑”接上“电子躯体”
在中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心研究员徐春看来,“赛博果蝇”的核心技术亮点在于它没有依赖人工智能算法的拟合,而是构建了高度忠实于生物本身的神经连接网络,并实现了神经激活到行为的闭环。
此次Eon Systems发布的成果并非一蹴而就。早在2018年,学界就公开了用冷冻电镜获取的一只成年雌性果蝇的大脑数据库。但是,如何将复杂的结构数据转化为功能性模拟,一直困扰着科学家。
2024年,现任Eon Systems首席科学家的菲利普·萧(Philip Shiu)在《自然》杂志发表了一项基础研究成果。研究团队构建了一个包含12.5万个神经元、5000万个突触连接的“数字果蝇大脑”。但当时它只是一个没有躯壳的“幽灵”——虽然可以产生运动指令,指令却无处可去。
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如今,研究团队给它接上了一个电子躯体。果蝇数字大脑发出的信号能在数字神经环路中穿梭,无需外部代码发号施令,而虚拟感官收到指令就能驱动虚拟肌肉收缩,产生响应的行动,从而形成从感知到行动的闭环——数字大脑就这样完成了自主决策。
同济大学电子与信息工程学院教授齐鹏却认为,该项工作只扫描了果蝇大脑,并未扫描其身体。这意味着从大脑到肌肉的实际运动神经元通路无法被追踪,团队只能根据已知的神经活动模式,将其映射到虚拟身体上。因此,大脑到身体之间实际存在一段人工搭建的桥接,所谓“闭合回路”还需打一个折扣。
复制人脑真的已经“指日可待”?
“赛博果蝇”的成功,是否意味着实现小鼠、猴子甚至人类大脑的“全脑仿真”,已是指日可待?
“单就神经元数量而言,就是一个巨大的鸿沟。”徐春坦言,从果蝇到小鼠、猴子,乃至人类,大脑的复杂程度呈指数级增长——果蝇大脑约有12.5万个神经元,小鼠大脑神经元数量是果蝇的560倍,达到约7000万个,而人脑则包含约860亿个神经元和数万亿个突触。
“此次果蝇研究采用了高精度电子显微镜重构的方式,耗时数年才完成。”据徐春估算,若要以同等精度重构小鼠乃至人脑,其工作量和资金投入将是天文数字,“至少在近十年内,还很难完成”。
齐鹏也指出,在虚拟环境中让一只果蝇“活”过来已属不易,更不用说将大脑“数字副本”应用于实体机器人:无论是高精度的完整扫描、具备足够算力的模拟器,还是能承载庞大数据流的硬件,都还是当前难以逾越的障碍。
“但这项研究让我们看到,尽管脑科学理论还不够完善,但还是可以通过将生物脑复制进计算机,对部分大脑功能进行模拟。”徐春说,长期以来,由于高投入和长周期,大脑连接图谱研究经常受到“是否值得”的质疑。实际上,脑图谱恰恰是很多开展功能实验研究的基础。如今,Eon Systems将大脑结构与虚拟身体结合,为脑图谱研究找到了一条直观展示“从结构到功能”的可行路径。
开辟通往高级智能的全新范式
传统AI依赖编写算法、投喂数据、训练模型,而“赛博果蝇”则开辟了一条不同于传统人工智能的路径。齐鹏认为,从连接组学出发构建大脑计算模型,代表着一条通往高级智能的全新范式。
2011年,国际科学项目OpenWorm仅模拟了线虫的302个神经元,而现在已可完整仿真果蝇的12.5万个神经元,齐鹏认为,前期技术积累与人工智能的加速,正不断拓宽科学研究的边界,“以前我们只能在现实中做实验,现在还可以在逼真的虚拟世界里进行模拟”。
“科学界一直在倡导减少实验动物使用,这类数字模型可以用来做虚拟实验。”徐春透露,他的团队目前正在进行一项研究,对比退行性疾病动物模型与正常模型的脑连接差异,由此了解特定细胞类型对疾病的敏感性,精准评估神经环路异常发生的位置,对脑疾病研究和药物靶点发现极具价值。
未来,如果把这类模型拓展到具身智能领域,人形机器人、仿生机器狗或许真的能独立分析问题、应对突发情况,具备类似生物智能的信息处理能力。





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