ИИ обучился управлять движением червей в чашке Петри

Группа ученых совершила впечатляющее открытие на стыке нейробиологии и искусственного интеллекта. Им удалось установить прямую связь между ИИ и нервной системой крошечных червей длиной всего миллиметр. Эксперимент, результаты которого опубликованы в журнале Nature Machine Intelligence , показывает удивительное взаимодействия искусственного разума с биологическим.

Исследователи применили метод глубокого обучения с подкреплением для тренировки ИИ. Этот подход широко используется для обучения искусственного интеллекта в играх, например, в го. В основе системы лежит искусственная нейронная сеть, анализирующая последовательности действий и их результаты, чтобы выработать оптимальные стратегии достижения цели.

Объектом исследования стали микроскопические черви вида Caenorhabditis elegans. Задача компьютера состояла в том, чтобы направлять крошечных существ к учаством с лакомством - бактериям Escherichia coli в небольшой чашке Петри диаметром четыре сантиметра. Камера фиксировала положение и ориентацию головы и тела каждого червя. ИИ получал эту информацию три раза в секунду за предыдущие 15 кадров, что давало ему представление о прошлом и настоящем положении особи в каждый момент времени.

Для управления движением использовался свет. Ученые генетически модифицировали червей так, что определенные нейроны активировались или деактивировались в ответ на световые сигналы.

Исследователи протестировали шесть генетических линий, в которых количество светочувствительных нейронов варьировалось от одного до всех 302, имеющихся у Caenorhabditis elegans. В каждой линии стимуляция светом вызывала разные эффекты: например, заставляла червя поворачивать или, наоборот, мешала повороту. Перед началом основного эксперимента исследователи собирали данные для обучения, случайным образом воздействуя светом на червей в течение пяти часов.

Результаты эксперимента оказались впечатляющими. В пяти из шести генетических линий, включая линию, где все нейроны реагировали на свет, ИИ научился направлять червей к цели быстрее, чем если бы они двигались самостоятельно или под воздействием случайных световых вспышек. Особенно интересно было наблюдать за тем, как ИИ и биологические системы работают сообща: если система направляла червя прямо к цели, но на пути встречались мелкие препятствия, червь самостоятельно обползал их.

Перспективы этого исследования выглядят многообещающе. Команда ученых уже работает над применением своего метода для улучшения глубокой стимуляции мозга при лечении болезни Паркинсона у людей. В будущем сочетание обучения с подкреплением и имплантатов может даже дать людям новые способности, объединив искусственные и биологические нейронные сети.