Nový článok je zameraný na inovatívny prístup k využitiu virtuálneho hmyzu v oblasti umelej inteligencie. V spolupráci s vedcami z Janelia a Google DeepMind sa podarilo vytvoriť virtuálneho ovocného muchára, ktorý disponuje sofistikovanými schopnosťami umelej inteligencie. Táto revolučná novinka zahŕňa kombináciu presného modelu vonkajšieho skeletu muchára, vysokorýchlostného fyzikálneho simulátora a umelej neurónovej siete, ktorá bola trénovaná na základe reálnych údajov o správaní sa muchárov.
Virtuálny muchár predstavuje najrealistickejšiu simuláciu ovocného muchára, aká bola doteraz vyvinutá. Jeho mimoriadna presnosť je výsledkom kombinácie presného modelu vonkajšieho skeletu muchára, fyzikálneho simulátora vysokej rýchlosti a umelej neurónovej siete, ktorá bola trénovaná na základe reálnych údajov o správaní sa muchárov. Počas tohto trénovacieho procesu získala sieť schopnosť ovládať pohyby muchára, čo mu umožňuje chodiť a lietať tak, že je nerozoznateľný od svojho živého prototypu.
Roman Vaxenburg, vedúci výskumník projektu v laboratóriu Turaga v Janelia, uvádza, že umelej neurónovej sieti funguje ako malý mozog pre virtuálneho muchára, na ktorú závisí jeho pohyb a akcie. Analýzou a replikáciou správania sa skutočných muchárov sa táto sieť stala schopnou napodobňovať ich komplexné pohyby.
Táto počiatočná verzia virtuálneho muchára sa predpokladá, že bude podrobená ďalším vylepšeniam s cieľom dosiahnuť ešte vyšší stupeň realistickosti. Tím plánuje integrovať ďalšie anatomické vlastnosti, senzorické schopnosti a skutočnú neurónovú sieť do budúcich modelov. Cieľom je vytvoriť sériu realistických modelov založených na tomto open-source rámci, nielen pre vlastné výskumné účely, ale aj pre širšiu vedeckú komunitu.
Použitím týchto virtuálnych modelov zvierat môžu vedci získať hlbšie informácie o komplexnom vzťahu medzi nervovým systémom, telovou štruktúrou a prostredím pri riadení rôznych správaní. Zatiaľ čo štúdie vykonané na živých zvieratách významne prispeli k našemu pochopeniu, virtuálne simulácie poskytujú nový pohľad tým, že objasňujú interakcie a vplyvy nezmerateľných faktorov, ako sú sily pôsobiace na telo počas letu.
Vedúci skupiny Janelia Srinivas Turaga, senior vedec zúčastnený na projekte, zdôrazňuje, že fyzikálna simulácia zakotvená v dizajne virtuálneho muchára zohráva kľúčovú úlohu pri pochopení mechanizmov prekladu nervových príkazov do fyzických akcií. Tvar tela a jeho interakcie s okolitým svetom majú významný vplyv na vykonanie týchto príkazov. Preto zdokonalená fyzikálna simulácia zahrnutá do virtuálneho modelu poskytuje cenné poznatky o týchto základných procesoch.
Telo virtuálneho muchára sa skladá z 67 komplexne prepojených častí, ktoré sú spojené 66 kĺbmi, čo umožňuje pozoruhodných 102 stupňov voľnosti. Táto štrukturálna zložitosť umožňuje virtuálnemu muchárovi napodobňovať prirodzené pohyby s pozoruhodnou úrovňou presnosti.
Tento významný pokrok v tvorbe virtuálneho hmyzu predstavuje kľúčový moment v progresívnej integrácii umelej inteligencie a biologickej simulácie. Kombinácia detailného anatomického modelovania, sofistikovaných fyzikálnych simulácií a strojového učenia odhalila nové cesty výskumu a experimentovania, otvárajúc cestu k hlbšiemu pochopeniu správania a kognície zvierat. Vývojom čoraz realistických virtuálnych modelov vedci dúfajú, že odhalia zložité mechanizmy rôznych druhov a odhalia zložitosť ich interakcií s prostredím.
Často kladené otázky (FAQ)
Otázka: Môže virtuálny muchár napodobniť správanie skutočného ovocného muchára?
Odpoveď: Áno, virtuálny muchár bol navrhnutý tak, aby mimikoval chodenie a lietanie skutočného ovocného muchára s pozoruhodnou presnosťou.
Otázka: Aký je význam tohto úspechu?
Odpoveď: Tento prelom poskytuje výskumníkom silný nástroj na štúdium interakcií medzi nervovým systémom, telovou štruktúrou a prostredím pri riadení správania zvierat.
Otázka: Bude virtuálny muchár podstupovať ďalšie zlepšenia?
Odpoveď: Áno, tím plánuje vylepšiť virtuálneho muchára integrovaním ďalších anatomických a senzorických vlastností, ako aj skutočnou neurónovou sieťou, do budúcich iterácií.
Otázka: Ako môžu virtuálne modely pomôcť vedcom porozumieť správaniu zvierat?
Odpoveď: Virtuálne modely umožňujú vedcom študovať vplyv rôznych faktorov, ktoré nemôžu byť merané v tradičných laboratórnych podmienkach, ako sú sily pôsobiace na telo počas letu. Toto umožňuje komplexné porozumenie tomu, ako rôzne zložky biológie zvieraťa a prostredia ovplyvňujú jeho správanie.
Definície:
– Umelá inteligencia (AI): Simulácia ľudskej inteligencie v strojoch, ktoré sú naprogramované rozmýšľať a učiť sa ako ľudia.
– Strojové učenie: Odvetvie umelej inteligencie, ktoré umožňuje počítačom učiť sa a zlepšovať sa z vlastných skúseností bez explicitného programovania.
– Virtuálny muchár: Počítačom vytvorený hmyz, ktorý bol obohatený o schopnosti umelej inteligencie, ktoré mu umožňujú simulovať pohyby a správanie skutočného ovocného muchára.
– Presný anatomický model: Detailná reprezentácia fyzickej štruktúry a zloženia organizmu alebo jeho častí.
– Fyzikálny simulátor vysokej rýchlosti: Počítačový program, ktorý presne vypočítava a simuluje fyzické pohyby a interakcie objektov.
– Umelej neurónová sieť: Výpočtový model inšpirovaný biologickými neurónovými sieťami v mozgu, ktorý je schopný učiť sa a robiť rozhodnutia.
– Správacie vzory: Opakujúce sa akcie alebo odpovede prezentované organizmom, ktoré možno pozorovať a analyzovať.
– Neurálne príkazy: Signály alebo inštrukcie generované umelej neurónovej siete na ovládanie pohybov a akcií virtuálneho muchára.
– Stupne voľnosti: Počet nezávislých premenných alebo parametrov, ktoré definujú možné pohyby systému.
The source of the article is from the blog papodemusica.com