В 2015 году в мире появится первое цифровая существо, которое будет иметь тело работа и собственный интеллект. Современные технологии пока не могут скопировать собаку или слона, потому киберживотное будет значительно проще.
Ею станет червь, который будет иметь искусственный интеллект и тело из конструктора Lego. Киберживотное WormBot должно стать точной копией нематоды и двигаться так же, как ее природный прототип.
Создание цифровой существа является не только сложным техническим вопросом. Оно также поднимает некоторые философские проблемы. Например, если цифровая модель является точной копией живого существа, будет ли она считаться живой?
Робот WormBot имеет электронный мозг, который насчитывает такое же число клеток, как в живой нематоде. Соединения между клетками такие же, как у животного. Расхождение лишь в теле: если нематода имеет трубчатое строение с 95 мышцами, WormBot использует пластиковый корпус на двух колесах. Он также не умеет выполнять природные функции живого организма: есть, размножаться и т.д. Они должны появиться в следующем поколении кибернетических животных WormSim, которые будут жить в виртуальном компьютерном пространстве, зато с точностью до клетки копировать живу нематоду.
Нематоду рода Caenorhabditis elegans выбрали потому, что она имеет наименьший простой мозг. Этот живой организм наука изучает давно, например, он стал первым, чей геном расшифровали. Он также стал первым, чей мозг полностью исследовали. Последнее было относительно легко, ведь он насчитывает всего 959 клеток, имеет 302 нейрона, которые соединяются через 6393 синапсов. Последние передают сигналы на 95 мышц нематоды и 1410 соединений тела.
От живого к цифровому
Такая исследованность червя сделала его хорошим кандидатом для воплощения в виде точной виртуальной копии. Работу над этим в прошлом году начал исследователь Тим Бусбис, который запустил проект OpenWorm для работы над WormSim. Ученый уже создал виртуальную копию мозга и мышц, а также подсоединил их. Сейчас он занимается тем, чтобы виртуальная тварь двигалась так, как ее живой прототип - плавала в жидкости. После этого 3D-существо должно получить сенсорные органы, а работа над ней должно закончиться в следующем году.
WormSim должно стать открытым проектом, благодаря чему ученые разных стран могут воспользоваться полученными данными. Например, мозг WormBot использует наработки WormSim. А за пять лет Бусбис надеется научить виртуального червя более сложного поведения, например, питаться.
Работу ученого поддерживают его коллеги, которые считают, что создавать цифровое животное нужно. «Сама попытка создать рабочую модель живого существа покажет нам, что мы знаем, а что - нет», - говорит специалист по робототехники колледжа Вассар Джон Лонг. Помимо этого, цифровые животные, по его словам, позволят отказаться от лабораторных испытаний на живых существах.
Рождение цифрового червя
Свою работу Бусбис начал с создания нейросети виртуальной существа. Нейроны живой нематоды могут иметь дубликаты соединений, например, нейрон A будет иметь пять синапсов к нейрону B, и каждый раз информация от одного к другому передается через все каналы. Кроме этого, как и в реальности животному, мозг WormBot имеет определенную задержку: если сигнал не превысит ее, система восстанавливается до нуля.
Вместо мышц нейросеть работа управляет двумя колесами через матрицу с 95 нейронов. Бусбис также оснастил работа нейронами химических веществ, которые позволяют живому животному распознавать запахи и вкусы. В WormBot они подсоединены к микрофону и активируются при громком звуке. Носовые рецепторы нематоды исследователь подсоединил к сонару, который позволил обходить препятствия.
Первый запуск показал работоспособность концепции: Бусбис громко свистел, а робот ориентировался на звук и шел на него. Это вроде реальный червь почувствовал местонахождение пищи по ее запаху и приближался к ней.
Когда на своем пути робот приблизился к ножке стула, он самостоятельно остановился и изменил траекторию. При этом ученый не закладывал в электронный мозг подобного поведения. «Такое поведение появилось благодаря его нейросети мозга, - говорит он. - Это очень классно. Я не думал, что все заработает с минимальным количеством подготовки».
Чтобы удостовериться в том, что мозг робота полностью копирует орган живого животного, Бусбис провел некоторые тесты. Ранее ученые исследовали нематоду C. elegans, вырезая в ней части мозга и наблюдая за изменением его поведения. Бусбис отключал в WormBot те же самые участки, и робот начинал двигаться так же, как и его живой прототип.
Моральная дилемма
Один из важных вопросов, который поднимает WormBot, заключается в том, можно ли считать его живым, если он ведет себя, как живое животное. Юрген Шмидгубер из швейцарского Института искусственного интеллекта говорит, что поведение не делает механизм живым. «Это не означает, что WormBot умный, - говорит он. - Его нервная сеть полностью фиксированная. Разум живых животных постоянно меняется от их жизненного опыта, у них усиливаются или смягчаются связки. Для творения Бусбиса это недоступно».
Однако ограничения WormBot не касаются WormSim, который будет жить в виртуальном мире, благодаря чему станет полной копией реальной нематоды. И в этом случае придется решать, можно ли считать программу живой.
«Это эмоциональный и сложный вопрос, - объясняет специалист по робототехнике Имперского колледжа в Лондоне Мюрей Шанаган. - Скажем, мы создали виртуальную копию мыши и она ведет себя так же, как живая. Мы знаем, что реальная мышь может страдать, и поэтому необходимо спросить себя, страдает ли ее виртуальная копия».
Шмидгрубер также соглашается, что если виртуальный мозг будет эволюционировать, его можно считать живым. «Для меня и реальный, и виртуальный будут одинаково живыми, - говорит он. - И чем сложнее будет становиться виртуальная копия, придется ставить сложные вопросы. Например, этично ли выключать компьютер, в котором живет виртуальное животное».