智源议论院提议了 BAAIWorm 天宝 -- 一个全新的、基于数据驱动的生物智能模拟系统自慰 偷拍，初次终了秀丽线虫神经系统、体格与环境的闭环仿真。BAAIWorm 天宝通过构建线虫的精细神经系统、体格和环境模子，为探索大脑与行径之间的神经机制提供热切议论平台。

2024 年 12 月 16 日，智源议论院理事长黄铁军和人命模拟议论中心马雷等共同对于 BAAIWorm 天宝的热切进展在外洋著名科学期刊《当然 · 贪图科学》（Nature Computational Science）上发表，并于 12 月 21 日被选为期刊封面故事。

BAAIWorm 天宝的热切编削之处在于其不仅顺心神经系统的建模，还将体格与环境纳入考量，酿成一个闭环系统，通过模拟线虫的行径，探索神经结构如何影响智能行径。这一责任不仅为议论生物智能提供了新的平台，也为具身智能表面的进一步发展和东说念主工智能边界的诈欺奠定了基础。

伦敦大学学院帕 Padraig Gleeson（OpenWorm 团队，本文审稿东说念主之一）评价 BAAIWorm："这是一项了不得的恶果，它将秀丽线虫的生理学和剖解学信息整合进了一个贪图模子。在不同层面呈现了诸多进展，况且各项恶果相互交融，组成了一幅眉目通晓的图景。我以为，这是一项咱们在秀丽线虫建模和融会‘脑 - 体格 - 环境’交互方面的热切进展。"

《当然・贪图科学》资深裁剪 Ananya Rastogi 指出："这项责任让我目下一亮。动态的机体与环境相互作用以及精细的模拟相结合，使得在闭环系统中议论大脑行径如何影响行径成为可能。"

这一恶果的另一审稿东说念主暗示："这项议论为咱们从全体上融会神经系统建造了新的议论范式。传统的神经科学议论每每侧重于折柳和融会神经系统或大脑的特定方面。可是，通过概述这些细节全面融会系数这个词生物体仍然是一项挑战。这项议论引入了一种很有远景的方法：尝试构建一个好意思满的生物体模拟。"

Nature 著述一语气：

https://www.nature.com/articles/s43588-024-00738-w

Research Briefing 一语气：

https://www.nature.com/articles/s43588-024-00740-2

BAAIWorm GitHub 地址：

https://github.com/Jessie940611/BAAIWorm

BAAIWorm 天宝对于具身智能议论的真义

连年来，跟着神经科学和东说念主工智能本领的深度交叉交融，议论者们越来越多地尝试通过构建生物体模子来融会神经系统与行径之间的关系，并推动具身智能的议论。外洋上的个别议论机构在这一边界获取了权贵进展。

2022 年，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）发布了NeuroMechFly，一个基于果蝇的神经 - 机械耦合模子，用以议论神经系统如何驱动行径，联系恶果发表于《Nature Methods》 [ 1 ] 。

2024 年，EPFL 进一步发布了NeuroMechFly v2，对该模子进行了优化，进一步提高了神经 - 体格交互的功能性 [ 2 ] 。

与此同期，DeepMind 也在推动生物智能模拟方面迈出了热切秩序，2020 年头步发布了Virtual Rodent，该模子通过模拟啮齿动物的大脑与体格灵通，推动了对生物智能的融会。2024 年，DeepMind 在《Nature》上发布了 Virtual Rodent 的更新版，进一步提高了该模子在神经收罗和行径模拟方面的智商 [ 3 ] 。

生物智能无疑是东说念主工智能议论的起源。BAAIWorm 天宝通过高精度收复和模拟生物智能，为融会和探索生物启发的具身智能的核神思制提供了热切的实际平台。

通过将大脑、体格和环境的互动整合到一个闭环系统中，BAAIWorm 天宝展示了神经系统如何通过与体格及环境的协同作用，产生复杂而高效的行径。这一议论不仅加深了对生物智能的融会，也为迷惑具有相同感知与灵通智商的东说念主用具身智能系统提供了新的视角。

BAAIWorm 天宝先容

在秀丽隐杆线虫中，灵通、觅食等行径是由其神经回路、肌肉生物力学和及时环境反馈之间的互助互动驱动的。可是，传统的模子每每将神经系统或体格环境孤单开来，未能捕捉到支合手复杂行径的全体"大脑 - 体格 - 环境"交互。在生物物理学上精确模拟这种复杂性仍然是一个挑战，这也凸显了构建好意思满的闭环模子的必要性，以伙同神经收罗、生物力学和环境反馈。

智源议论院人命模拟议论中心旨在迷惑这么一个闭环的生物物理精细模子（"人命模子"），以精确模拟生物体在神经、生物力学和环境互动中的复杂行径。团队取舍可扩展的多档次方法，包括多舱室神经元模子，通过精粹模拟神经收罗中罅隙伙同、突触和神经元的行径，生成了生理上准确的神经动态。在这项议论中，团队入辖下手迷惑一个开源模子—— BAAIWorm，用于在闭环系统中模拟秀丽隐杆线虫的体现行径。

BAAIWorm（一个集成脑 - 体格 - 环境的模子）当作一个开源模块系统，为议论线虫行径的神经戒指机制提供了一个多功能平台。BAAIWorm 基于实际数据，由两个子模子组成：一个是生物物理层面上精细的神经收罗模子，模拟秀丽隐杆线虫的神经系统；另一个是凭据线虫剖解学构建的体格模子，并被一个可贪图的简化 3D 流体环境所包围（见图 1）。

神经收罗模子中的每个神经元都被暗示为一个多舱室模子，模拟神经元的结构和功能部分（如胞体、神经突），以精确复现秀丽隐杆线虫神经元的电生理特质以及基于实际数据的精细突触和罅隙伙同结构。

体格模子则结合了 96 个肌肉细胞，这些肌肉细胞基于秀丽隐杆线虫的剖解学，在四个象限中建模，以终了贪图对称性。名义级的力模拟了推力和阻力，优化了贪图效用，同期反应了生物体在流体环境中的互动特质。

系统也简化模拟了环境中的一语气感官输入（如食品浓度梯度）。这些输入会动态影响神经贪图，进而驱动肌肉削弱，酿成一个闭环反馈系统，酿成互助的灵通轨迹，大概与真确线虫行径类比（见图 1）。

图 1：BAAIWorm 天宝是一个具身秀丽隐杆线虫仿真平台。BAAIWorm 天宝将一个生物物理层面颠倒精细的神经收罗模子与一个生物力学体格和三维环境整合在一个闭环系统中，进行感官刺激和肌肉信号的交互。神经收罗模子包含了具有精细结构的神经元模子及突触和罅隙伙同，通过迭代优化模子参数（如伙同权重，伙同极性等），贴近真确秀丽隐杆线虫的神经能源学特质。体格模子由 3，341 个四面体（当作体格结构的基本建模元素）和 96 个肌肉组成，与三维环境互动，终了及时的灵通仿真。

BAAIWorm 天宝亮点

1. 寰宇最高精度线虫神经收罗模子

议论团队基于线虫神经元的真确生理特质，构建了一个生物物理层面上的高精度神经收罗模子。神经收罗模子中的每个神经元都被暗示为一个多舱室模子，模拟神经元的结构和功能部分（如胞体、神经突），以精确复现秀丽隐杆线虫神经元的电生理特质以及基于实际数据的精细突触和罅隙伙同结构。该模子是现在已知首个同期在神经元层面和神经收罗层面都具有真确能源学特质的，基于多舱室建模的高精度秀丽隐杆线虫神经收罗模子。

2. 体格环境模子

该模子合乎生物线虫剖解特质，可精确融会的跟踪和度量三维软体灵通。比较于 OpenWorm，在仿真性能和环境模范等目的上获取了数目级的提高。

3. 高精度神经系统模子与体格环境模子的闭环仿真

BAAIWorm 天宝初次建造了线虫神经收罗模子与体格环境模子的闭环交互，模拟线虫通过之字形灵通接近食品的行径。环境中的食品浓度刺激嗅觉神经元，灵通神经元驱动肌肉削弱，生成互助的灵通轨迹。在这一历程中，议论东说念主员不错通过模拟的方法，及时不雅察线虫的轨迹、神经行径以及肌肉信号。

通过 BAAIWorm 天宝，可同期不雅察线虫灵通情况与神经收罗每个细节的动态情况。

BAAIWorm 天宝基于 OpenWorm 的新进展

OpenWorm 是一个首创性的通达科学相貌，勤勉于于通过建模秀丽线虫（C. elegans）鼓动贪图生物学的发展。智源议论团队在议论中使用了 OpenWorm 提供的诸多难得用具和数据，如细胞模子情势、突轰动态及 3D 线虫体信息。基于 OpenWorm，BAAIWorm 天宝在多个枢纽方面终显着权贵的进展，推动了这一边界的进一步发展：

1. 增强版神经收罗模子

OpenWorm 提供了很多有价值的神经系统建模用具和标准，如 ChannelWorm 和 c302。可是，BAAIWorm 天宝在以下几个方面进行了权贵编削：

a ) 单神经元建模：c302 提供了多舱室的神经模子，且系数神经元的参数均调和。可是，BAAIWorm 天宝通过调治五种单神经元模子，使其更精确地拟合电生理数据，确保模子大概准确反应真确的神经能源学。

b ) 伙同精细进度：在 c302 的多舱室神经模子中，神经元的伙同位于胞体上，而 BAAIWorm 天宝则在神经元的神经突（neurite）上建造伙同，极大提高了神经元伙同的剖解学准确性。

c ) 磨砺：c302 生成的多舱室神经收罗模子并莫得经过磨砺，而 BAAIWorm 天宝的神经收罗模子则经过了严格的磨砺，以匹配功能图谱，从而更好地捕捉到复杂且真确的神经能源学。

2. 增强版生物体与环境建模

Sibernetic 是 OpenWorm 相貌顶用于模拟 C. elegans 物理体动态的物理模拟器。尽管 Sibernetic 的粒子模子在某些任务（如压力贪图）上有一定上风，BAAIWorm 天宝的生物体与环境模子在多个方面发扬出色：

a ) 生物体建模效用：BAAIWorm 天宝的体表数据是基于 Sibernetic 的体表数据进行调遣的，但四面体线虫体模子比较 Sibernetic 的粒子模子，元素数目大幅减少，极大提高了性能，同期保合手了剖解学的真确性。

b ) 3D 环境：借助简化的流体能源学，BAAIWorm 天宝的 3D 仿真场景的限制比较 Sibernetic 提高了两个数目级，从而大概模拟愈加复杂和大范围的环境。

c ) 仿真：BAAIWorm 天宝取舍了投影能源学（projective dynamics）当作形变求解器，比较 Sibernetic 权贵裁汰了每个迭代身手的仿真时辰。同期，投影能源学在使用较大时辰步永劫也发扬出了较高的融会性，这使得仿真大概更高效地驱动。

d ) 可视化：BAAIWorm 天宝取舍了及时网格渲染和 GPU 后光跟踪本领，不仅带来了更佳的视觉效果，还在保证高性能的前提下，提高了仿真场景的真确感和互动性。

3. 闭环互动

OpenWorm 将 c302 神经收罗和 Sibernetic 的生物体模子连合终显着两者的交互，但这种交互是通达式的，短少环境对于神经系统的反馈。而这一嗅觉反馈对生物体在环境中糊口来说至关热切，BAAIWorm 天宝通过引入感官反馈，终显着神经收罗与生物体模子的闭环互动。这一热切编削大概更全面地融会线虫如何与其环境进行互动、贬责感官信息并扩展互助的灵通。

将来瞻望

智源议论院的人命模拟议论中心通过 BAAIWorm 天宝展示了数字人命体建模的后劲，为进一步融会神经戒指机制和智能行径的生成机制提供了全新用具。这一恶果基于编削的闭环建模念念想，将大脑、体格与环境当作全体进行整合，为构建其他数字人命体积贮了难得教授。

刻下东说念主工通用智能（AGI）议论主要沿三条旅途伸开：数据驱动的东说念主工神经收罗（ANN）模子，如 OpenAI 的 GPT 系列；基于 ANN 的强化学习，如 DeepMind 的 DQN；基于"结构决定功能"原则的类脑方法，举例脉冲神经收罗（SNN）。

智源议论院积极探索第三条旅途，通过类脑建模探索神经收罗结构如何驱动智能行径。这一方针不仅勤勉于于议论生物智能，还旨在为通用东说念主工智能的终了提供新念念路。在这一皆径中，人命模拟议论中心迷惑的天演平台（eVolution）提供了普遍的建模和优化智商。该平台通过整合详尽的生物数据和微调模子参数，终了模子的"电子进化"（electronic-evolution），在通往 AGI 的探索中开辟了独到旅途。

除了 BAAIWorm 天宝，智源议论院还在迷惑 OpenComplex（一个开源卵白质或 RNA 建模平台）和 BAAIHeart（亚细胞层级的高精度腹黑建模）。

通过在人命的多个模范边界议论的协同发展，智源议论院正推动生物智能与东说念主工智能交叉议论的前沿探索，以终了对智能本体的深远融会和诈欺。

参考文件

[ 1 ] https://www.nature.com/articles/s41592-022-01466-7

[ 2 ] https://www.nature.com/articles/s41592-024-02497-y

[ 3 ] https://www.nature.com/articles/s41586-024-07633-4自慰 偷拍