Roboti s hmyzími mozky dobyjí Mars – IA Realist: novinky a analýzy

Ve své knize „Superflies. Úžasné příběhy ze života nejúspěšnějšího hmyzu na světě,“ vysvětluje britský biolog Jonathan Balcombe, jak důležitou roli hrají dvoukřídlí v ekosystému a jak dosáhli evolučního úspěchu. Autor říká, že svět much je úžasný a mnohostranný: jsou to nezaslouženě zapomenutí opylovači, pracovití ekologové zodpovědní za odvoz odpadků a také hlavní asistenti kriminalistů. Se svolením nakladatelství Vedomosti.Gorod zveřejňuje úryvek o tom, zda jsou myšlenkové pochody přístupné mouchám?

Většina výzkumu života much se zaměřila na ovocné mušky. A už vůbec ne proto, že by ovocné mušky byly obzvlášť chytré, jsou to prostě nejstudovanější zvířata na Zemi. Výhody ovocných mušek spočívají v tom, že se snadno a levně množí a chovají v zajetí a že žijí pouze dva týdny, a proto jsou vhodné pro použití v genetickém výzkumu, jak uvidíme v kapitole deváté. Opět bychom měli být opatrní při předpokladu, že mentální úspěchy jednoho druhu much jsou charakteristické pro ostatní. Schopnosti ovocných mušek však přesto naznačují, že ostatní mušky dokážou totéž.

Lidský mozek a mozek mouchy se velmi liší velikostí: 100 miliard neuronů ve srovnání se 135 000 vrtulemi, ale existují určité organizační podobnosti. Například mozek mouchy, stejně jako ten náš, je z velké části rozdělen podél střední čáry a molekuly a procesy, které řídí mouchu a lidský mozek, jsou podobné. Stejně jako u lidí je stimulace centrálního nervového systému u much řízena dopaminem a serotoninem. Stejně jako ten náš je mozek mouchy zodpovědný za prostorové vnímání, které je pro létající zvíře nesmírně důležité. U vrtule je tato schopnost určena oblastí mozku zvanou centrální tělo, jehož funkčním ekvivalentem v mozku savců je colliculus superior.

Už jsme viděli, že ovocné mušky jsou vynalézavá stvoření, která se vyrovnávají se složitými problémy, i když jde o útěk z pasti malou dírkou ve filmu. Čeho dalšího je jejich mozek schopen? Ovocné mušky lze snadno vycvičit, aby si spojily zápach s elektrickým šokem a ukázaly krátkodobou, střednědobou a dlouhodobou paměť této zkušenosti, když byly později testovány na vnímání nepříjemného nebo odlišného zápachu v kombinaci s absencí elektrického šoku. Tyto vzpomínky přetrvávají i poté, co se moucha probudí z celkové anestezie a když nové nervové buňky nahradí staré. Kromě toho jsou ovocné mušky zručné v soustředění pozornosti, projevují očekávání opakovaného vizuálního podnětu (černý symbol nakreslený na vnitřní straně rotujícího bubnu s upoutanou mouchou létající uvnitř), snížení zájmu, když se podnět monotónně opakuje a obnovená pozornost, když se změní (např. původní znak je nahrazen novým). Dalším znakem pozornosti je tendence much potlačovat a ignorovat konkurenční podněty; moucha je méně pravděpodobné, že si všimne, řekněme, další mouchy poblíž, zatímco je fixována na nový symbol na cívce.

A mouchy spí. Když se vědci z lékařské fakulty Washingtonské univerzity v St. Louis jednoho rána podívali na jejich kolonii ovocných mušek v laboratoři, zdálo se jim, že všechen hmyz uhynul. Když ale vědci poklepali na sklo, mouchy se postupně probudily. Jen spali. Evoluční biolog Bruno van Swinderen z University of Queensland zaznamenal mozkovou aktivitu ovocných mušek a jejich reakce na mechanické podněty a zjistil, že stejně jako vy a já mají mouchy lehčí a hlubší fáze spánku. Jejich potřeba spánku se zvyšuje, pokud spí málo; Pokud je mozek much během dne přetěžován trénováním, vyžadují hlubší spánek v noci.

Probuzené mouchy demonstrují schopnost racionálního rozhodování. Pozorováním páření 2700 ovocných mušek vědci z University of British Columbia zjistili, že samci byli velmi zběhlí ve výběru samic, které by mohly produkovat nejvíce potomků. Navíc se jim podařilo vybrat z deseti potenciálních samic. Analýza velkého souboru dat ukazuje, že mouchy používají tranzitivní racionalitu; to znamená, že pokud je A větší než B a B je větší než C, vědí, že A je větší než C.

Mozek vykazuje zvýšenou nervovou aktivitu, když je zvíře nějakým způsobem obsazeno. Pokud jsou mouchy při vědomí, uvidíme tuto mozkovou aktivitu? Aby to mohli zkoumat, provedli vědci z Kalifornské univerzity v San Diegu operaci na hlavách samců ovocných mušek. V narkóze odstranili maličký kousek vrchní části mušle a nalepili na drobný průhledný panel. Poté, co dali mouchám den na zotavení, je vědci přivázali na tenké provázky a pomocí laseru a tříkamerového zařízení, které se otáčely s mouchami, byli schopni sledovat elektrickou aktivitu mozku během námluv. Zatímco uvázané mouchy se samičkám nedvořily (nemohly?), nepřipoutané ano. Mozek těch prvních zůstal téměř úplně tmavý, zatímco mozky těch druhých zářily červeně, žlutě, modře a bíle. Tato studie nám neumožňuje skutečně porozumět tomu, co moucha prožívá, ale ukazuje, že aktivní mozek mouchy funguje koordinovaně. Pro mě je to spíš vědomí.

Nechci říct, že námluvy a výběr jsou pro samce ovocných mušek jedinečné. Další studie výběru partnera prokázala pozorovací učení u žen. Když samice much pozorovaly uměle zbarvené samce pokoušející se pářit se s jinou samicí, vybíraly samce na základě jejich úspěchu či neúspěchu. Například, pokud se zelený samec úspěšně spářil se samicí, ale růžový samec ne (výzkumníci věděli, že je imunní), pak když byla pozorující samičce později předložen zelený a růžový samec, vybrala by si zeleného jako její partner. Při změně barev dala samice přednost růžové. Samice, které přímo nepozorovaly výsledky páření barevných samců, takovou diskriminaci nevykazovaly. V dalším experimentu byly samice ovlivněny jinými samicemi v kolonii a vybraly si samce ve špatné fyzické kondici před zdravějšími samci, protože viděli, že samice, které byly ukázány jako model, si vybíraly tyto samce. Tyto výsledky naznačují, že ovocné mušky jsou více ovlivněny sociálními faktory než vlastním úsudkem. Tento druh „kopírování výběru partnera“, ve kterém vnímaná atraktivita partnerů závisí na názorech ostatních, je rozšířený ve zvířecí říši, včetně žen. “Vezmu si, co vzala ona!”

Často z dobrého důvodu mají vědci tendenci vyhýbat se antropomorfismu nebo připisování lidských vlastností zvířatům. Americký etolog Donald Griffin (1915–2003) však v knihách o životě zvířat píše zásadně nové věci a nabádá nás k opatrnosti při antropocentrickém srovnávání lidí a hmyzu. “Jak můžeme znát požadovanou velikost [mozku] pro vědomé myšlení?” ptá se Griffin v The Question of Animal Awareness, vydaném v roce 1981. Počet neuronů u mouchy může být zanedbatelný ve srovnání s lidským mozkem, ale 100 000 nebo více je stále poměrně velké číslo, se kterým lze pracovat. Navíc 100 000 neuronů má mezi sebou mnohem více potenciálních spojení, než je na Zemi zrnka písku. Už jsme viděli, že zvířata dokážou opravdu úžasné věci. Navíc, i když hmyz a obratlovci nesdílejí společného myslícího předka, užitečný atribut, jako je vědomí, se může vyvinout více než jednou. Pokud je to možné u chobotnice, tak proč je hmyz horší?

Společnost Opteran vyvíjí systémy přirozené inteligence založené na mozku hmyzu.

Opteran je přesvědčen, že bude schopen úspěšně aplikovat své technologie ve výzkumných vozidlech na Marsu.

LONDÝN (IA Realist). Britská společnost Opteran oznámila partnerství s velkým aerokosmem Airbus a evropskými a britskými kosmickými agenturami, aby otestovala svou platformu uvnitř roveru Airbus.

Opteran vyvíjí systémy přirozené inteligence (NI), jejichž hlavní rozdíl od umělé inteligence (AI) spočívá v tom, že je založen na neurálních algoritmech chování hmyzu.

Na Podle The Times, Opteran zahájil výzkum v této oblasti již v roce 2013 a získal grant na simulaci mozku včely a implementaci tohoto vývoje v grafickém procesoru.

V roce 2016 společnost získala grant na reverzní inženýrství hmyzích neuronových obvodů k vytvoření procesorů pro autonomní drony a roboty, které fungují offline pomocí pokročilých mobilních grafických čipů.

„Umělá inteligence byla po desetiletí považována za odpověď na strojovou autonomii, ale má příliš mnoho omezení na to, aby nabídla praktické a užitečné řešení. Zastavil se ve svém vývoji a musí jít jiným směrem. Problémy, které před ním stojí, nikdy nepřekoná, nejde o investici. Opteran věří, že pokud chceme vytvořit skutečnou autonomii strojů, musíme přemýšlet jinak a hledat řešení v přírodě. Hmyz přirozeně vidí, vnímá, naviguje a rozhoduje se. Opteran používá tyto pokročilé algoritmy k výrobě autonomních vozů tak spolehlivých a účinných jako příroda. Biologie nám poskytuje nespočet příkladů hmyzu fungujícího ve složitých podmínkách a prostředí. Přirozená inteligence dává strojům tuto robustní autonomii,“ říká spoluzakladatel společnosti James Marshall.

Podle generálního ředitele Opteranu David Rajan, společnost věří, že bude schopna tuto technologii úspěšně aplikovat ve výzkumných vozidlech na Marsu, kde jsou terén a provozní podmínky extrémně obtížné.

„Změnili jsme biologický mozek a začali vytvářet univerzální způsob, jak pohybovat jakýmkoli autem. Používáme 600 milionů let evoluce k vytvoření toho, čemu říkáme neuromorfní software pro stroje. Jedná se o radikálně nový vědecký přístup k vytváření AI. Celý svět dělá AI s daty. Mluvíme o zpracování obrovského množství dat. Položili jsme velmi jednoduchou otázku: „Co udělala příroda? A šli jsme do mozku hmyzu, jako jsou včely, mravenci a mouchy, abychom to zjistili,“ vysvětluje Rajan.

Dnes má společnost 45 zaměstnanců včetně neurovědců a programátorů. V roce 2022 získal Opteran 12 milionů dolarů od investorů IQ Capital, Northern Gritstone, Seraphim, Episode 1 a Schauenburg Ventures a také od Join Capital. Jeho celkové financování k dnešnímu dni se očekává ve výši 15 milionů $.

„Měsíc se zdá být velmi daleko, ale není to nic ve srovnání s tím, jak daleko je Mars. Je to něco jako 30 minut zpáteční cesty pro zprávu. Takže tuto věc nemůžete ovládat pomocí dálkového ovládání. Musí sama zjistit situaci na Marsu a předat nám informace. Algoritmy Opteran umožňují strojům vnímat svět rychle, v reálném čase a flexibilně se pohybovat, místo aby musely každý den chodit pár palců nebo stop a neustále se rozhlížet a přepočítávat, kde se nacházejí, a co je nejdůležitější, bez potřeby těžkého vybavení. jako kardanové závěsy a motory,“ říká Rajan.

Systém přirozené inteligence je v současné době testován v loděnici Airbus Mars ve Stevenage, kde se znovu vytváří složitý terén planety.

Podle Rajana to již přineslo „vynikající výsledky“, protože testovací místo umožňuje vědcům a inženýrům Airbusu testovat rovery a robotické systémy určené k průzkumu Marsu na různých typech půdy, skalách, svazích a překážkách podobných těm, na kterých se mohou rovery srazit. planeta.

Pokud budou experimenty úspěšné, Opteran a jeho partneři zahájí diskuse o implementaci a komercializaci.