Черв’як WormSim запустить в житті цифрову еволюцію

У 2015 році у світі з’явиться перша цифрова істота, яка буде мати тіло робота і власний інтелект. Сучасні технології поки не можуть скопіювати собаку або слона, бо киберживотное буде значно простіше.
Нею стане черв’як, який буде мати штучний інтелект і тіло з конструктора Lego. Киберживотное WormBot має стати точною копією нематоди і рухатися так само, як її природний прототип.
Створення цифрової істоти є не тільки складним технічним питанням. Воно також піднімає деякі філософські проблеми. Наприклад, якщо цифрова модель є точною копією живої істоти, чи буде вона вважатися живий?
Робот WormBot має електронний мозок, який налічує таке ж число клітин, як в живій нематоди. З’єднання між клітинами такі ж, 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 і т. д. Вони повинні з’явитися в наступному поколінні кібернетичних тварин WormSim, які будуть жити у віртуальному комп’ютерному просторі, зате з точністю до клітини копіювати живу нематоду.
Нематоду роду Caenorhabditis elegans обрали тому, що вона має найменший простий 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 налічує всього 959 клітин, має 302 нейрона, які з’єднуються через 6393 синапсів. Останні передають сигнали на 95 м’язів нематоди і 1410 сполук тіла.
Від живого до цифрового
Така дослідженість хробака зробила його гарним кандидатом для втілення у вигляді точної віртуальній копії. Роботу над цим в минулому році почав дослідник Тім Бусбис, який запустив проект OpenWorm для роботи над WormSim. Вчений створив віртуальну копію мозку і м’язів, а також приєднав їх. Зараз він займається тим, щоб віртуальна тварюка рухалася так, як її живий прототип – плавала в рідині. Після цього 3D-істота повинна отримати сенсорні органи, а робота над нею повинно закінчитися у наступному році.
WormSim має стати відкритим проектом, завдяки чому вчені різних країн можуть скористатися отриманими даними. Наприклад, мозок WormBot використовує напрацювання WormSim. А за п’ять років Бусбис сподівається навчити віртуального черв’яка більш складного поведінки, наприклад, харчуватися.
Роботу вченого підтримують його колеги, які вважають, що створювати цифрове тварину потрібно. «Сама спроба створити робочу модель живої істоти покаже нам, що ми знаємо, а що – ні», – говорить фахівець з робототехніки Вассар коледж Джон Лонг. Крім цього, цифрові тварини, за його словами, дозволять відмовитися від лабораторних випробувань на живих істотах.
Народження цифрового хробака
Свою роботу Бусбис почав із створення нейромережі віртуальної істоти. Нейрони живий нематоди можуть мати дублікати сполук, наприклад, нейрон A буде мати п’ять синапсів до нейрона B, і кожен раз інформація від одного до іншого передається через всі канали. Крім цього, як і в реальності тварині, мозок WormBot має певну затримку: якщо сигнал не перевищить її, система відновлюється до нуля.
Замість м’язів нейромережа робота управляє двома колесами через матрицю з 95 нейронів. Бусбис також оснастив робота нейронами хімічних речовин, які дозволяють живій тварині розпізнавати запахи і смаки. У WormBot вони приєднані до мікрофона і активуються при гучному звуці. Носові рецептори нематоди дослідник під’єднав до сонару, який дозволив обходити перешкоди.
Перший запуск показав працездатність концепції: Бусбис голосно свистів, а робот орієнтувався на звук і йшов на нього. Це ніби реальний хробак відчув місцезнаходження їжі за її запаху і наближався до неї.
Коли на своєму шляху робот наблизився до ніжки стільця, він самостійно зупинився і змінив траєкторію. При цьому вчений не закладав в електронний мозок подібної поведінки. «Така поведінка з’явилося завдяки його нейромережі мозку, – каже він. – Це дуже класно. Я не думав, що все запрацює з мінімальною кількістю підготовки».
Щоб упевнитися в тому, що мозок робота повністю копіює орган живої тварини, Бусбис провів деякі тести. Раніше вчені досліджували нематоду C. elegans, вирізаючи в ній частині мозку і спостерігаючи за зміною його поводження. Бусбис відключав в WormBot ті ж самі ділянки, і робот починав рухатися так само, як і його живий прототип.
Моральна дилема
Один з важливих питань, яке піднімає WormBot, полягає в тому, чи можна вважати його живим, якщо він веде себе, як живе тварина. Юрген Шмидгубер з швейцарського Інституту штучного інтелекту говорить, що поведінка не робить механізм живим. «Це не означає, що WormBot розумний, – говорить він. – Його нервова мережа повністю фіксована. Розум живих тварин постійно змінюється від їх життєвого досвіду, у них посилюються або пом’якшуються зв’язки. Для творіння Бусбиса це недоступно».
Однак 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 живий.
«Це емоційний і складне питання, – пояснює фахівець з робототехніки Імперського коледжу в Лондоні Мюрей Шанаган. – Скажімо, ми створили віртуальну копію миші і вона веде себе так само, як жива. Ми знаємо, що реальна миша може страждати, і тому необхідно запитати себе, страждає її віртуальна копія».
Шмидгрубер також погоджується, що якщо віртуальний мозок буде еволюціонувати, його можна вважати живим. «Для мене й реальний і віртуальний будуть однаково живими, – говорить він. – І чим складніше буде ставати віртуальна копія, доведеться ставити складні запитання. Наприклад, етично вимикати комп’ютер, в якому живе віртуальне тварина».