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智源商量院建议了 BAAIWorm 天宝 -- 一个全新的、基于数据驱动的生物智能模拟系统，初次达成好意思艳线虫神经系统、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、体魄和环境模子欧洲杯体育，为探索大脑与行径之间的神经机制提供进攻商量平台。

2024 年 12 月 16 日，智源商量院理事长黄铁军和人命模拟商量中心马雷等共同对于 BAAIWorm 天宝的进攻进展在外洋知名科学期刊《当然 · 计较科学》（Nature Computational Science）上发表，并于 12 月 21 日被选为期刊封面故事。

BAAIWorm 天宝的进攻革命之处在于其不仅温雅神经系统的建模，还将体魄与环境纳入考量，造成一个闭环系统，通过模拟线虫的行径，探索神经结构如何影响智能行径。这一使命不仅为商量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说念主工智能边界的专揽奠定了基础。

伦敦大学学院帕 Padraig Gleeson（OpenWorm 团队，本文审稿东说念主之一）评价 BAAIWorm："这是一项了不得的恶果，它将好意思艳线虫的生理学和剖解学信息整合进了一个计较模子。在不同层面呈现了诸多进展，并且各项恶果互相和会，组成了一幅脉络明晰的图景。我合计，这是一项咱们在好意思艳线虫建模和结伙‘脑 - 体魄 - 环境’交互方面的进攻进展。"

《当然・计较科学》资深剪辑 Ananya Rastogi 指出："这项使命让我目前一亮。动态的机体与环境互相作用以及精细的模拟相结合，使得在闭环系统中商量大脑行径如何影响行径成为可能。"

这一恶果的另一审稿东说念主暗意："这项商量为咱们从举座上结伙神经系统配置了新的商量范式。传统的神经科学商量连接侧重于分袂和结伙神经系统或大脑的特定方面。然则，通过概述这些细节全面结伙通盘生物体仍然是一项挑战。这项商量引入了一种很有远景的方法：尝试构建一个好意思满的生物体模拟。"

Nature 著述衔接：

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

Research Briefing 衔接：

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

BAAIWorm GitHub 地址：

https://github.com/Jessie940611/BAAIWorm

BAAIWorm 天宝对于具身智能商量的意旨

连年来，跟着神经科学和东说念主工智能技能的深度交叉和会，商量者们越来越多地尝试通过构建生物体模子来结伙神经系统与行径之间的联系，并推动具身智能的商量。外洋上的个别商量机构在这一边界获取了显耀进展。

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，用以商量神经系统如何驱动行径，接洽恶果发表于《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攻纪律，2020 年头步发布了Virtual Rodent，该模子通过模拟啮齿动物的大脑与体魄通顺，推动了对生物智能的结伙。2024 年，DeepMind 在《Nature》上发布了 Virtual Rodent 的更新版，进一步擢升了该模子在神经网罗和行径模拟方面的智力 [ 3 ] 。

生物智能无疑是东说念主工智能商量的起源。BAAIWorm 天宝通过高精度规复和模拟生物智能，为结伙和探索生物启发的具身智能的核神思制提供了进攻的试验平台。

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如何通过与体魄及环境的协同作用，产生复杂而高效的行径。这一商量不仅加深了对生物智能的结伙，也为开垦具有近似感知与通顺智力的东说念主器具身智能系统提供了新的视角。

BAAIWorm 天宝先容

在好意思艳隐杆线虫中，通顺、觅食等行径是由其神经回路、肌肉生物力学和及时环境反馈之间的配合互动驱动的。然则，传统的模子连接将神经系统或体魄环境孤单开来，未能捕捉到撑抓复杂行径的举座"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，这也凸显了构建好意思满的闭环模子的必要性，以逢迎神经网罗、生物力学和环境反馈。

智源商量院人命模拟商量中心旨在开垦这么一个闭环的生物物理精细模子（"人命模子"），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径。团队采纳可彭胀的多脉络方法，包括多舱室神经元模子，通过细致模拟神经网罗中罅隙逢迎、突触和神经元的行径，生成了生理上准确的神经动态。在这项商量中，团队入部属手开垦一个开源模子—— BAAIWorm，用于在闭环系统中模拟好意思艳隐杆线虫的体现行径。

BAAIWorm（一个集成脑 - 体魄 - 环境的模子）算作一个开源模块系统，为商量线虫行径的神经末端机制提供了一个多功能平台。BAAIWorm 基于试验数据，由两个子模子组成：一个是生物物理层面上精细的神经网罗模子，模拟好意思艳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，并被一个可计较的简化 3D 流体环境所包围（见图 1）。

神经网罗模子中的每个神经元齐被暗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），以精确复现好意思艳隐杆线虫神经元的电生理特质以及基于试验数据的精细突触和罅隙逢迎结构。

体魄模子则结合了 96 个肌肉细胞，这些肌肉细胞基于好意思艳隐杆线虫的剖解学，在四个象限中建模，以达成计较对称性。名义级的力模拟了推力和阻力，优化了计较服从，同期响应了生物体在流体环境中的互动特质。

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计较，进而驱动肌肉减弱，造成一个闭环反馈系统，造成配合的通顺轨迹，大概与真正线虫行径类比（见图 1）。

图 1：BAAIWorm 天宝是一个具身好意思艳隐杆线虫仿真平台。BAAIWorm 天宝将一个生物物理层面相配精细的神经网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。神经网罗模子包含了具有精细结构的神经元模子及突触和罅隙逢迎，通过迭代优化模子参数（如逢迎权重，逢迎极性等），濒临真正好意思艳隐杆线虫的神经能源学特质。体魄模子由 3,341 个四面体（算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，达成及时的通顺仿真。

BAAIWorm 天宝亮点

1. 寰球最高精度线虫神经网罗模子

商量团队基于线虫神经元的真正生理特质，构建了一个生物物理层面上的高精度神经网罗模子。神经网罗模子中的每个神经元齐被暗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），以精确复现好意思艳隐杆线虫神经元的电生理特质以及基于试验数据的精细突触和罅隙逢迎结构。该模子是现在已知首个同期在神经元层面和神经网罗层面齐具有真正能源学特质的，基于多舱室建模的高精度好意思艳隐杆线虫神经网罗模子。

2. 体魄环境模子

该模子合适生物线虫剖解特质，可精确相识的跟踪和度量三维软体通顺。比拟于 OpenWorm，在仿真性能和环境轨范等磋议上获取了数目级的擢升。

3. 高精度神经系统模子与体魄环境模子的闭环仿真

BAAIWorm 天宝初次配置了线虫神经网罗模子与体魄环境模子的闭环交互，模拟线虫通过之字形通顺接近食品的行径。环境中的食品浓度刺激嗅觉神经元，通顺神经元驱动肌肉减弱，生成配合的通顺轨迹。在这一进程中，商量东说念主员不错通过模拟的方法，及时不雅察线虫的轨迹、神经行径以及肌肉信号。

通过 BAAIWorm 天宝，可同期不雅察线虫通顺情况与神经网罗每个细节的动态情况。

BAAIWorm 天宝基于 OpenWorm 的新进展

OpenWorm 是一个创举性的绽开科学神志，起劲于通过建模好意思艳线虫（C. elegans）鼓励计较生物学的发展。智源商量团队在商量中使用了 OpenWorm 提供的诸多可贵器具和数据，如细胞模子款式、突震荡态及 3D 线虫体信息。基于 OpenWorm，BAAIWorm 天宝在多个要害方面达成了显耀的进展，推动了这一边界的进一步发展：

1. 增强版神经网罗模子

OpenWorm 提供了好多有价值的神经系统建模器具和轨范，如 ChannelWorm 和 c302。然则，BAAIWorm 天宝在以下几个方面进行了显耀革命：

a ) 单神经元建模：c302 提供了多舱室的神经模子，且系数神经元的参数均和解。然则，BAAIWorm 天宝通过调养五种单神经元模子，使其更精确地拟合电生理数据，确保模子大概准确响应真正的神经能源学。

b ) 逢迎精细进度：在 c302 的多舱室神经模子中，神经元的逢迎位于胞体上，而 BAAIWorm 天宝则在神经元的神经突（neurite）上配置逢迎，极大擢升了神经元逢迎的剖解学准确性。

c ) 傍观：c302 生成的多舱室神经网罗模子并莫得经过傍观，而 BAAIWorm 天宝的神经网罗模子则经过了严格的傍观，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 神志顶用于模拟 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（如压力计较）上有一定上风，BAAIWorm 天宝的生物体与环境模子在多个方面进展出色：

a ) 生物体建模服从：BAAIWorm 天宝的体表数据是基于 Sibernetic 的体表数据进行赈济的，但四面体线虫体模子比拟 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 仿真场景的限制比拟 Sibernetic 提高了两个数目级，从而大概模拟愈加复杂和大范围的环境。

c ) 仿真：BAAIWorm 天宝采纳了投影能源学（projective dynamics）算作形变求解器，比拟 Sibernetic 显耀镌汰了每个迭代设施的仿真时辰。同期，投影能源学在使用较大时辰步万古也进展出了较高的相识性，这使得仿真大概更高效地初始。

d ) 可视化：BAAIWorm 天宝采纳了及时网格渲染和 GPU 色泽跟踪技能，不仅带来了更佳的视觉效果，还在保证高性能的前提下，擢升了仿真场景的真正感和互动性。

3. 闭环互动

OpenWorm 将 c302 神经网罗和 Sibernetic 的生物体模子结伙达成了两者的交互，但这种交互是绽开式的，短缺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攻，BAAIWorm 天宝通过引入感官反馈，达成了神经网罗与生物体模子的闭环互动。这一进攻革命大概更全面地结伙线虫如何与其环境进行互动、惩办感官信息并实施配合的通顺。

异日权衡

智源商量院的人命模拟商量中心通过 BAAIWorm 天宝展示了数字人命体建模的后劲，为进一步结伙神经末端机制和智能行径的生成机制提供了全新器具。这一恶果基于革命的闭环建模想想，将大脑、体魄与环境算作举座进行整合，为构建其他数字人命体积聚了可贵训诫。

刻下东说念主工通用智能（AGI）商量主要沿三条旅途伸开：数据驱动的东说念主工神经网罗（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，举例脉冲神经网罗（SNN）。

智源商量院积极探索第三条旅途，通过类脑建模探索神经网罗结构如何驱动智能行径。这一主意不仅起劲于商量生物智能，还旨在为通用东说念主工智能的达成提供新想路。在这沿道路中，人命模拟商量中心开垦的天演平台（eVolution）提供了无边的建模和优化智力。该平台通过整合详确的生物数据和微调模子参数，达成模子的"电子进化"（electronic-evolution），在通往 AGI 的探索中开辟了独有旅途。

除了 BAAIWorm 天宝，智源商量院还在开垦 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）。

通过在人命的多个轨范边界商量的协同发展，智源商量院正推动生物智能与东说念主工智能交叉商量的前沿探索，以达成对智能实质的长远结伙和专揽。

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/s41586-024-07633-4欧洲杯体育