Хробак запустить у життя цифрову еволюцію

Наступного року у світі з’явиться перша цифрова істота, яка матиме тіло робота та власний інтелект. Сучасні технології не можуть поки скопіювати собаку чи слона, тому кібертварина буде значно простішою. Нею стане хробак, який матиме штучний інтелект та тіло з конструктора Lego. Кібертварина WormBot має стати точною копію нематоди та рухатися так само, як її природний прототип.

Створення цифрової істоти є не лише складним технічним питанням. Воно також підіймає деякі філософські проблеми. Наприклад, якщо цифрова модель є точною копією живої істоти, чи буде вона вважатися живою?

Робот WormBot має електронний мозок, який налічує таке ж число клітин, як у живій нематоді. З’єднання між клітинами такі ж самі, як у тварини. Розбіжність лише в тілі: якщо нематода має трубчасту будову з 95 м’язами, WormBot використовує пластиковий корпус на двох колесах. Він також не вміє виконувати природні функції живого організму: їсти, розмножуватися тощо. Вони повинні з’явитися в наступному поколінні кібернетичних тварин WormSim, які будуть жити у віртуальному комп’ютерному просторі, зате з точністю до клітини копіюватимуть живу нематоду.

Нематоду роду Caenorhabditis elegans обрали через те, що вона має найменший та найпростіший мозок. Цей живий організм наука вивчає давно, наприклад, він став першим, чий геном розшифрували. Він також став першим, чий мозок повністю дослідили. Останнє було відносно легко, адже він нараховує всього 959 клітин, має 302 нейрони, які з’єднуються через 6393 синапси. Останні передають сигнали на 95 м’язів нематоди та 1410 з’єднань тіла.

Жива нематода роду Caenorhabditis elegans, яку копіює WormBot

Від живого до цифрового

Така дослідженість хробака зробила його гарним кандидатом для втілення у вигляді точної віртуальної копії. Роботу над цим минулого року розпочав дослідник Тім Бусбіс, який запустив проект OpenWorm для роботи над WormSim. Науковець уже створив віртуальну копію мозку та м’язів, а також під’єднав їх. Зараз він займається тим, щоб віртуальна тварина рухалась так, як її живий прототип – плавала в рідині. Після цього 3D-істота має отримати сенсорні органи, а робота над нею повинна закінчитися наступного року.

WormSim має стати відкритим проектом, завдяки чому науковці різних країн можуть скористатися отриманими даними. Наприклад, мозок WormBot використовує напрацювання WormSim. А за п’ять років Бусбіс сподівається навчити віртуального хробака складнішої поведінки, наприклад, їсти.

Роботу науковця підтримують його колеги, які вважають, що створювати цифрову тварину потрібно. «Сама спроба створити робочу модель живої істоти покаже нам, що ми знаємо, а що – ні», – каже спеціаліст з робототехніки коледжу Вассар Джон Лонг. Окрім цього, цифрові тварини, за його словами, дозволять відмовитись від лабораторних випробувань на живих істотах.

Народження цифрового хробака

Свою роботу Бусбіс почав зі створення нейромережі віртуальної істоти. Нейрони живої нематоди можуть мати дублікати з’єднань, наприклад, нейрон A матиме п’ять синапсів до нейрону B, і кожного разу інформація від одного до іншого передається через всі канали. Окрім цього, як і в реальній тварині, мозок WormBot має певну затримку: якщо сигнал не перевищить її, система відновлюється до нуля.

Замість м’язів нейромережа робота керує двома колесами через матрицю з 95 нейронів. Бусбіс також оснастив робота нейронами хімічних речовин, які дозволяють живій тварині розпізнавати запахи та смаки. У WormBot вони під’єднані до мікрофона та активуються при гучному звуку. Носові рецептори нематоди дослідник під’єднав до сонару, який дозволив кібертварині оминати перешкоди.

Так виглядає WormBot

Перший запуск показав працездатність концепції: Бусбіс гучно свистів, а робот орієнтувався на звук та йшов на нього. Це ніби реальний хробак відчув місцезнаходження їжі за її запахом та наближався до неї.

Коли на своєму шляху робот наблизився до ніжки стільця, він самостійно зупинився та змінив траєкторію. При цьому науковець не закладував у електронний мозок подібної поведінки. «Така поведінка з’явилася завдяки нейромережі його мозку, – каже він. – Це дуже класно. Я не думав, що все запрацює з мінімальною кількістю підготовки».

Щоб впевнитися в тому, що мозок робота повністю копіює орган живої тварини, Бусбіс провів певні тести. Раніше науковці досліджували нематоду C. elegans, вирізаючи в неї частини мозку та спостерігаючи за зміною її поведінки. Бусбіс відключав у WormBot ті ж самі ділянки, і робот починав рухатися так само, як його живий прототип.

Моральна дилема

Одне з важливих питань, яке піднімає WormBot, полягає в тому, чи можна вважати його живим, якщо він веде себе, як жива тварина. Юрген Шмідгубер зі швейцарського Інституту штучного інтелекту каже, що поведінка не робить механізм живим. «Це не означає, що WormBot розумний, – каже він. – Його нервова мережа повністю фіксована. Розум живих тварин постійно змінюється від їхнього життєвого досвіду, у них посилюються чи пом’якшуються зв’язки. Для творіння Бусбіса це недоступно».

Проте обмеження WormBot не стосуються WormSim, який буде жити у віртуальному світі, завдяки чому стане повною копією реальної нематоди. І в цьому випадку доведеться вирішувати, чи можна вважати програму живою.

«Це емоційне та складне питання, – пояснює спеціаліст з робототехніки Імперського коледжу в Лондоні Мюрей Шанаган. – Скажімо, ми створили віртуальну копію миші і вона поводиться так само, як жива. Ми знаємо, що реальна миша може страждати, і тому необхідно буде запитати себе, чи страждає її віртуальна копія».

Шмідгрубер також погоджується, що якщо віртуальний мозок буде еволюціонувати, його можна вважати живим. «Для мене і реальний, і віртуальний будуть однаково живими, – говорить він. – І чим складніше ставатиме віртуальна копія, доведеться ставити складні питання. Наприклад, чи етично вимикати комп’ютер, в якому живе віртуальна тварина».

За матеріалами: New Scientist

НАПИСАТИ ВІДПОВІДЬ

Коментуйте, будь-ласка!
Будь ласка введіть ваше ім'я