2013年11月07日09:03
昆蟲(chóng)賽博格亮相
那么，如何再現(xiàn)昆蟲(chóng)的大腦呢。首先，在昆蟲(chóng)大腦中的各神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)插入微小電極。然后，向昆蟲(chóng)施加刺激，分析神經(jīng)細(xì)胞如何發(fā)出信號(hào)，從而明確各細(xì)胞發(fā)揮的作用。神經(jīng)電路的物理構(gòu)造通過(guò)注入色素實(shí)現(xiàn)可視化。
光這些還不夠，因?yàn)槟X內(nèi)的細(xì)胞是時(shí)刻變化的。以人為例，最初需要邊思考邊笨拙地使用的棒球棒和汽車(chē)會(huì)逐漸變地像是自己身體的一部分一樣熟練使用。這是因?yàn)榇竽X隨著學(xué)習(xí)發(fā)生了變化。
跟人類(lèi)一樣，昆蟲(chóng)也會(huì)根據(jù)周?chē)沫h(huán)境學(xué)習(xí)。有些實(shí)驗(yàn)如實(shí)地反映了這種情況，比如讓蠶蛾操控機(jī)器人。
如下面的照片所示，把蠶蛾放在機(jī)器人內(nèi)部的球上。蠶蛾一爬動(dòng)，球就會(huì)轉(zhuǎn)起來(lái)。根據(jù)這個(gè)動(dòng)作，機(jī)器人也會(huì)像蠶蛾一樣動(dòng)起來(lái)。
實(shí)驗(yàn)人員搞了個(gè)惡作劇，做了一些調(diào)整，即使蠶蛾向前進(jìn)，機(jī)器人依然向右拐。結(jié)果，蠶蛾調(diào)整了自己的動(dòng)作，巧妙地使機(jī)器人到達(dá)了目的地——費(fèi)洛蒙源。這是因?yàn)樾Q蛾掌握了機(jī)器人容易右拐的特性，自己進(jìn)行了行為調(diào)整。
神崎教授的研究團(tuán)隊(duì)還進(jìn)一步推進(jìn)了研究，從昆蟲(chóng)的腦中提取電信號(hào)，用來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人。也就是制作了“昆蟲(chóng)賽博格”。
昆蟲(chóng)賽博格配備了切下的帶有觸角和復(fù)眼的蠶蛾頭部。通過(guò)放在特殊液體里，蠶蛾不會(huì)立即死亡。研究人員用蠶蛾大腦發(fā)出的信號(hào)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，移動(dòng)了機(jī)器人（體）。
由此，可以實(shí)時(shí)記錄當(dāng)昆蟲(chóng)學(xué)習(xí)周?chē)闆r的變化時(shí)，腦神經(jīng)信號(hào)會(huì)如何變化。研究人員根據(jù)該數(shù)據(jù)推測(cè)了學(xué)習(xí)過(guò)程中的腦內(nèi)變化。首先，用超級(jí)計(jì)算機(jī)再現(xiàn)了腦的嗅覺(jué)和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，從而更接近實(shí)際昆蟲(chóng)的大腦。
有望最快實(shí)用化的，是大腦的氣味檢測(cè)功能的應(yīng)用。
蠶蛾具備超高的嗅覺(jué)，能以秒為單位檢測(cè)到濃度為10億分之1的氣味。目前的人工傳感器要想檢測(cè)到同等水平濃度的氣味需要約10分鐘。
神崎教授通過(guò)改變基因，使蠶蛾的嗅覺(jué)受體細(xì)胞對(duì)費(fèi)洛蒙以外的特定氣味發(fā)生反應(yīng)并發(fā)光。目前正在制作提取細(xì)胞，使之成為對(duì)氣味發(fā)生反應(yīng)并發(fā)光的傳感器。神崎教授的夢(mèng)想是將其“用于探測(cè)毒品和爆炸物等”。
再現(xiàn)昆蟲(chóng)大腦的研究是為將來(lái)再現(xiàn)人腦而邁出的第一步。通過(guò)逼近人腦，未來(lái)機(jī)器人技術(shù)的關(guān)鍵——人工智能的性能可實(shí)現(xiàn)飛躍性提高。此外，還能為腦神經(jīng)系統(tǒng)的疾病治療開(kāi)拓道路，比如用其他回路彌補(bǔ)壞死神經(jīng)回路的功能等。
與生物的大腦具備同等功能的汽車(chē)和機(jī)器人，與人類(lèi)共存的社會(huì)，也許并不遙遠(yuǎn)。（作者：廣岡延隆，日經(jīng)技術(shù)在線！供稿）
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