Виртуальная муха, карты мозга и границы загрузки сознания

В последние недели по сети расходятся ролики с «мозгом мухи» в Minecraft и другими виртуальными мухами: они реагируют на еду, угрозу и прикосновения. Некоторые публикации уже называют такие демонстрации первым шагом к загрузке сознания. Хайп понятен: это уже не статичная 3D-карта, а сеть нейронов, действующая в виртуальном мире.

Скан и коннектом — не одно и то же. Скан — это электронно-микроскопические изображения нервной ткани; коннектом — реконструированная по ним карта клеток и связей. Но и он не является готовым животным. Чтобы подключить его к игре, надо отдельно перевести картинку, запах и касание в сигналы конкретных сенсорных клеток, а активность моторных нейронов — в движение и физику тела. В Minecraft-моде часть цепей проходит через коннектом, но интерфейсы, физика и часть поведения заданы вручную; поиск еды, например, ведёт отдельный рефлекторный слой.

Есть и другой путь: обучаемая прослойка между мозгом и телом. В работе The digital sphinx нервную сеть нематоды подключили к телу мухи и получили правдоподобную походку. Но авторы подчёркивают: такая химера биологически бессмысленна. При произвольной связке коннектом превращается просто в рекуррентную сеть, а реалистичное поведение ещё не означает, что модель объясняет организм.

Упрощается и сам нейрон. В mainstream deep learning это в основном операции матричной алгебры — лишь отдалённая аналогия биологической сети. Биофизические модели описывают мембрану, ионные токи и форму спайка дифференциальными уравнениями; они ближе к физиологии, но крайне дороги вычислительно. Спайковые сети — более грубый компромисс: сохраняют импульсы и время, но пока не стали конкурентной заменой матричным моделям в задачах ИИ.

Это видно на C. elegans: в 1986 году для гермафродита с 302 нейронами опубликовали первый полный коннектом животного. Сейчас замкнутые модели «нервная система — тело — среда» уже управляют виртуальным червём. Но одного графа связей недостаточно: нужны параметры клеток и синапсов, нейромодуляция, состояние тела и достоверные сенсомоторные интерфейсы.

С дрозофилой масштаб меняется: новый полный коннектом мужской ЦНС содержит более 166 тысяч нейронов и около 125 млн синапсов — примерно в 550 раз больше, чем у нематоды. А спайковая модель 2024 года уже предсказывала отдельные цепи питания и груминга, после чего предсказания проверяли на реальных мухах.

Здесь сходятся два вектора прогресса: карты мозга становятся больше и точнее, а их всё настойчивее подключают к телу и эксперименту. Такие попытки пока не делают из коннектома «загруженный разум», но прокладывают мост между биологическими и искусственными нейросетями. Главный вопрос — какие данные скана и динамики нужно сохранить сверх графа связей, чтобы модель оставалась причинной моделью поведения.

Источники: коннектом мужской ЦНС дрозофилы, модель сенсомоторных цепей дрозофилы, коннектом C. elegans (1986), The digital sphinx, замкнутая модель C. elegans, Minecraft-мод.