智源参议院建议了 BAAIWorm 天宝 -- 一个全新的、基于数据驱动的生物智能模拟系统kaiyun官方网站，初度完了璀璨线虫神经系统、体魄与环境的闭环仿真。BAAIWorm 天宝通过构建线虫的精细神经系统、体魄和环境模子，为探索大脑与行动之间的神经机制提供进犯参议平台。

2024 年 12 月 16 日，智源参议院理事长黄铁军和生命模拟参议中心马雷等共同对于 BAAIWorm 天宝的进犯进展在海外著明科学期刊《当然 · 贪图科学》（Nature Computational Science）上发表，并于 12 月 21 日被选为期刊封面故事。

BAAIWorm 天宝的进犯立异之处在于其不仅热心神经系统的建模，还将体魄与环境纳入考量，酿成一个闭环系统，通过模拟线虫的行动，探索神经结构奈何影响智能行动。这一责任不仅为参议生物智能提供了新的平台，也为具身智能表面的进一步发展和东谈主工智能边界的欺诈奠定了基础。

伦敦大学学院帕 Padraig Gleeson（OpenWorm 团队，本文审稿东谈主之一）评价 BAAIWorm："这是一项了不得的效用，它将璀璨线虫的生理学和剖解学信息整合进了一个贪图模子。在不同层面呈现了诸多进展，况且各项效用相互交融，组成了一幅端倪明晰的图景。我合计，这是一项咱们在璀璨线虫建模和鸠合‘脑 - 体魄 - 环境’交互方面的进犯进展。"

《当然・贪图科学》资深裁剪 Ananya Rastogi 指出："这项责任让我目下一亮。动态的机体与环境相互作用以及精细的模拟相结合，使得在闭环系统中参议大脑行为奈何影响行动成为可能。"

这一效用的另一审稿东谈主示意："这项参议为咱们从合座上鸠合神经系统修复了新的参议范式。传统的神经科学参议时常侧重于分辩和鸠合神经系统或大脑的特定方面。然则，通过详细这些细节全面鸠合通盘生物体仍然是一项挑战。这项参议引入了一种很有远景的方法：尝试构建一个竣工的生物体模拟。"

Nature 著述相连：

https://www.nature.com/articles/s43588-024-00738-w

Research Briefing 相连：

https://www.nature.com/articles/s43588-024-00740-2

BAAIWorm GitHub 地址：

https://github.com/Jessie940611/BAAIWorm

BAAIWorm 天宝对于具身智能参议的意旨

比年来，跟着神经科学和东谈主工智能时间的深度交叉交融，参议者们越来越多地尝试通过构建生物体模子来鸠合神经系统与行动之间的干系，并推动具身智能的参议。海外上的个别参议机构在这一边界赢得了显赫进展。

2022 年，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）发布了NeuroMechFly，一个基于果蝇的神经 - 机械耦合模子，用以参议神经系统奈何驱动行动，关联效用发表于《Nature Methods》 [ 1 ] 。

2024 年，EPFL 进一步发布了NeuroMechFly v2，对该模子进行了优化，进一步提高了神经 - 体魄交互的功能性 [ 2 ] 。

与此同期，DeepMind 也在推动生物智能模拟方面迈出了进犯挨次，2020 岁首步发布了Virtual Rodent，该模子通过模拟啮齿动物的大脑与体魄分解，推动了对生物智能的鸠合。2024 年，DeepMind 在《Nature》上发布了 Virtual Rodent 的更新版，进一步晋升了该模子在神经收罗和行动模拟方面的才气 [ 3 ] 。

生物智能无疑是东谈主工智能参议的泉源。BAAIWorm 天宝通过高精度归赞叹模拟生物智能，为鸠合和探索生物启发的具身智能的中枢计制提供了进犯的执行平台。

通过将大脑、体魄和环境的互动整合到一个闭环系统中，BAAIWorm 天宝展示了神经系统奈何通过与体魄及环境的协同作用，产生复杂而高效的行动。这一参议不仅加深了对生物智能的鸠合，也为设备具有访佛感知与分解才气的东谈主器具身智能系统提供了新的视角。

BAAIWorm 天宝先容

在璀璨隐杆线虫中，分解、觅食等行动是由其神经回路、肌肉生物力学和及时环境反馈之间的互助互动驱动的。然则，传统的模子时常将神经系统或体魄环境孤单开来，未能捕捉到复旧复杂行动的合座"大脑 - 体魄 - 环境"交互。在生物物理学上精确模拟这种复杂性仍然是一个挑战，这也凸显了构建竣工的闭环模子的必要性，以勾通神经收罗、生物力学和环境反馈。

智源参议院生命模拟参议中心旨在设备这么一个闭环的生物物理精细模子（"生命模子"），以精确模拟生物体在神经、生物力学和环境互动中的复杂行动。团队遴荐可推广的多端倪方法，包括多舱室神经元模子，通过精致模拟神经收罗中破绽勾通、突触和神经元的行为，生成了生理上准确的神经动态。在这项参议中，团队入部属手设备一个开源模子—— BAAIWorm，用于在闭环系统中模拟璀璨隐杆线虫的体现行动。

BAAIWorm（一个集成脑 - 体魄 - 环境的模子）动作一个开源模块系统，为参议线虫行动的神经舍弃机制提供了一个多功能平台。BAAIWorm 基于执行数据，由两个子模子组成：一个是生物物理层面上精细的神经收罗模子，模拟璀璨隐杆线虫的神经系统；另一个是字据线虫剖解学构建的体魄模子，并被一个可贪图的简化 3D 流体环境所包围（见图 1）。

神经收罗模子中的每个神经元齐被示意为一个多舱室模子，模拟神经元的结构和功能部分（如胞体、神经突），以精确复现璀璨隐杆线虫神经元的电生理特色以及基于执行数据的精细突触和破绽勾通结构。

体魄模子则结合了 96 个肌肉细胞，这些肌肉细胞基于璀璨隐杆线虫的剖解学，在四个象限中建模，以完了贪图对称性。名义级的力模拟了推力和阻力，优化了贪图效用，同期反应了生物体在流体环境中的互动特色。

系统也简化模拟了环境中的连气儿感官输入（如食品浓度梯度）。这些输入会动态影响神经贪图，进而驱动肌肉缩小，酿成一个闭环反馈系统，酿成互助的分解轨迹，粗略与真正线虫行动类比（见图 1）。

图 1：BAAIWorm 天宝是一个具身璀璨隐杆线虫仿真平台。BAAIWorm 天宝将一个生物物理层面相等精细的神经收罗模子与一个生物力学体魄和三维环境整合在一个闭环系统中，进行感官刺激和肌肉信号的交互。神经收罗模子包含了具有精细结构的神经元模子及突触和破绽勾通，通过迭代优化模子参数（如勾通权重，勾通极性等），濒临真正璀璨隐杆线虫的神经能源学特色。体魄模子由 3,341 个四面体（动作体魄结构的基本建模元素）和 96 个肌肉组成，与三维环境互动，完了及时的分解仿真。

BAAIWorm 天宝亮点

1. 天下最高精度线虫神经收罗模子

参议团队基于线虫神经元的真正生理特色，构建了一个生物物理层面上的高精度神经收罗模子。神经收罗模子中的每个神经元齐被示意为一个多舱室模子，模拟神经元的结构和功能部分（如胞体、神经突），以精确复现璀璨隐杆线虫神经元的电生理特色以及基于执行数据的精细突触和破绽勾通结构。该模子是当今已知首个同期在神经元层面和神经收罗层面齐具有真正能源学特色的，基于多舱室建模的高精度璀璨隐杆线虫神经收罗模子。

2. 体魄环境模子

该模子得当生物线虫剖解特色，可精确闲逸的跟踪和度量三维软体分解。比较于 OpenWorm，在仿真性能和环境程序等见地上赢得了数目级的晋升。

3. 高精度神经系统模子与体魄环境模子的闭环仿真

BAAIWorm 天宝初度修复了线虫神经收罗模子与体魄环境模子的闭环交互，模拟线虫通过之字形分解接近食品的行动。环境中的食品浓度刺激嗅觉神经元，分解神经元驱动肌肉缩小，生成互助的分解轨迹。在这一历程中，参议东谈主员不错通过模拟的方法，及时不雅察线虫的轨迹、神经行为以及肌肉信号。

通过 BAAIWorm 天宝，可同期不雅察线虫分解情况与神经收罗每个细节的动态情况。

BAAIWorm 天宝基于 OpenWorm 的新进展

OpenWorm 是一个首创性的通达科学形状，勤劳于通过建模璀璨线虫（C. elegans）鼓动贪图生物学的发展。智源参议团队在参议中使用了 OpenWorm 提供的诸多珍视器具和数据，如细胞模子形态、突震憾态及 3D 线虫体信息。基于 OpenWorm，BAAIWorm 天宝在多个关键方面完了了显赫的进展，推动了这一边界的进一步发展：

1. 增强版神经收罗模子

OpenWorm 提供了好多有价值的神经系统建模器具和程序，如 ChannelWorm 和 c302。然则，BAAIWorm 天宝在以下几个方面进行了显赫立异：

a ) 单神经元建模：c302 提供了多舱室的神经模子，且统共神经元的参数均调理。然则，BAAIWorm 天宝通过调节五种单神经元模子，使其更精确地拟合电生理数据，确保模子粗略准确反应真正的神经能源学。

b ) 勾通精细进度：在 c302 的多舱室神经模子中，神经元的勾通位于胞体上，而 BAAIWorm 天宝则在神经元的神经突（neurite）上修复勾通，极大晋升了神经元勾通的剖解学准确性。

c ) 检会：c302 生成的多舱室神经收罗模子并莫得经过检会，而 BAAIWorm 天宝的神经收罗模子则经过了严格的检会，以匹配功能图谱，从而更好地捕捉到复杂且真正的神经能源学。

2. 增强版生物体与环境建模

Sibernetic 是 OpenWorm 形状顶用于模拟 C. elegans 物理体动态的物理模拟器。尽管 Sibernetic 的粒子模子在某些任务（如压力贪图）上有一定上风，BAAIWorm 天宝的生物体与环境模子在多个方面弘扬出色：

a ) 生物体建模效用：BAAIWorm 天宝的体表数据是基于 Sibernetic 的体表数据进行退换的，但四面体线虫体模子比较 Sibernetic 的粒子模子，元素数目大幅减少，极大提高了性能，同期保抓了剖解学的真正性。

b ) 3D 环境：借助简化的流体能源学，BAAIWorm 天宝的 3D 仿真场景的限制比较 Sibernetic 提高了两个数目级，从而粗略模拟愈加复杂和大范围的环境。

c ) 仿真：BAAIWorm 天宝遴荐了投影能源学（projective dynamics）动作形变求解器，比较 Sibernetic 显赫裁汰了每个迭代才略的仿真时间。同期，投影能源学在使用较大时间步永劫也弘扬出了较高的闲逸性，这使得仿真粗略更高效地脱手。

d ) 可视化：BAAIWorm 天宝遴荐了及时网格渲染和 GPU 直率跟踪时间，不仅带来了更佳的视觉效果，还在保证高性能的前提下，晋升了仿真场景的真正感和互动性。

3. 闭环互动

OpenWorm 将 c302 神经收罗和 Sibernetic 的生物体模子合股完了了两者的交互，但这种交互是通达式的，繁难环境对于神经系统的反馈。而这一嗅觉反馈对生物体在环境中生活来说至关进犯，BAAIWorm 天宝通过引入感官反馈，完了了神经收罗与生物体模子的闭环互动。这一进犯立异粗略更全面地鸠合线虫奈何与其环境进行互动、惩办感官信息并扩充互助的分解。

将来瞻望

智源参议院的生命模拟参议中心通过 BAAIWorm 天宝展示了数字生命体建模的后劲，为进一步鸠合神经舍弃机制和智能行动的生成机制提供了全新器具。这一效用基于立异的闭环建模想想，将大脑、体魄与环境动作合座进行整合，为构建其他数字生命体积贮了珍视教训。

现时东谈主工通用智能（AGI）参议主要沿三条旅途伸开：数据驱动的东谈主工神经收罗（ANN）模子，如 OpenAI 的 GPT 系列；基于 ANN 的强化学习，如 DeepMind 的 DQN；基于"结构决定功能"原则的类脑方法，举例脉冲神经收罗（SNN）。

智源参议院积极探索第三条旅途，通过类脑建模探索神经收罗结构奈何驱动智能行动。这一标的不仅勤劳于参议生物智能，还旨在为通用东谈主工智能的完了提供新想路。在这一谈径中，生命模拟参议中心设备的天演平台（eVolution）提供了庞大的建模和优化才气。该平台通过整合详尽的生物数据和微调模子参数，完了模子的"电子进化"（electronic-evolution），在通往 AGI 的探索中开辟了私有旅途。

除了 BAAIWorm 天宝，智源参议院还在设备 OpenComplex（一个开源卵白质或 RNA 建模平台）和 BAAIHeart（亚细胞层级的高精度腹黑建模）。

通过在生命的多个程序边界参议的协同发展，智源参议院正推动生物智能与东谈主工智能交叉参议的前沿探索，以完了对智能内容的潜入鸠合和欺诈。

参考文件

[ 1 ] https://www.nature.com/articles/s41592-022-01466-7

[ 2 ] https://www.nature.com/articles/s41592-024-02497-y

[ 3 ] https://www.nature.com/articles/s41586-024-07633-4kaiyun官方网站