一只只有几毫米大小的果蝇大脑,被人类“搬进”了电脑。

严格来说,这并不是把一颗仍然活动的大脑直接复制到计算机里。

科学家真正完成的,是把一只成年雌性果蝇大脑中的139255个神经元,以及它们之间约5450万个突触连接,重建成一张可以在计算机中查询、旋转、追踪和分析的三维“大脑线路图”。

这是迄今最完整、最复杂的成年动物全脑连接组之一。

更令人惊讶的是:这颗只有针尖大小的大脑,已经可以让果蝇完成飞行、导航、寻找食物、求偶、学习、记忆甚至决策。

于是,一个更加重要的问题出现了:智能究竟来自哪里?

如果人类能够理解生命经过数亿年进化形成的大脑结构,那么未来人工智能,是否可能走向一条与今天大模型完全不同的道路?

甚至,当有一天我们能够以同样方式解析人脑,数字世界中的“另一个你”,是否可能成为某种意义上的生命延续?

人类第一次真正看清一颗复杂动物大脑里的“线路”

这项突破来自全球合作项目FlyWire联盟。

项目汇集了普林斯顿大学、剑桥大学、谷歌、霍华德·休斯医学研究所等众多机构的科研人员。

2024年,相关成果以一系列论文形式发表在《Nature》上。

但整个故事其实早在2018年就已经开始。

第一步,甚至有点像在做一件极其疯狂的事情:把一颗果蝇大脑一层一层切开。

研究人员首先对果蝇脑组织进行重金属染色,让神经细胞膜在电子显微镜下能够清楚显现,再将组织包埋进树脂中。

随后,利用钻石刀将这颗大脑连续切成7062个超薄切片。

这些切片再被送入专门设计的高速透射电子显微镜系统。

最终,仅这一颗果蝇大脑,就产生了大约:2100万张电子显微镜图像。

拍摄完整套数据本身就是一项巨大的工程。

但拍完照片,只完成了第一步。

真正困难的问题是:如何从2100万张二维图片里,重新找到每一根神经元?

科学家拿到的并不是一张已经画好线路的大脑地图。

而是数千万张布满细胞膜、轴突、树突和突触结构的灰度电子显微镜照片。

一根神经元的突起可能穿过:几十张、几百张,甚至上千张连续切片。

研究人员必须确认:这一张图里的这根线,和下一张图里的哪根线属于同一个神经元?

然后一路追踪下去。

如果完全依靠人类手工完成,工作量几乎难以想象。

所以FlyWire采用了一个非常关键的方法:人工智能先做,科学家再纠错。

来自FlyWire联盟的科研团队,以及经过训练的参与者,在计算机上逐个检查AI生成的神经元结构。

早期大量校对工作由全球果蝇研究团队完成,后期剩余神经元主要由普林斯顿大学和剑桥大学的集中团队校验,同时还有全球公民科学家的参与。

这实际上形成了一个非常有意思的模式:电子显微镜负责看见大脑,AI负责初步理解,人类科学家负责最终确认。

最终,139255个经过校对的神经元。

这些神经元之间形成了约5450万个突触。

研究人员进一步把它们分成了8453种神经细胞类型。

其中还有大量此前从未被系统描述过的类型。

研究人员还为这些神经元建立了超过数十万条注释,让科学家能够知道某个神经元属于哪个脑区、属于哪类细胞,以及可能承担什么功能。

至此,人类第一次获得了一张精细到突触尺度的复杂动物全脑线路图。

它和今天的AI,究竟有什么不同?

过去十几年,人工智能的发展主要依靠一种模式:训练。

GPT等大模型通过学习海量文字、图片和代码,不断调整数以亿计甚至更多的模型参数,最终表现出语言、推理和生成能力。

它们的核心逻辑是:从海量数据中学习统计规律。

但果蝇大脑带来了一个完全不同的视角。

因为果蝇并不是工程师设计出来的。

它的大脑,是生命经过数亿年自然选择形成的。

于是问题变成了:宇宙究竟是如何设计智能的?

一个果蝇大脑的神经元数量,与今天很多人工神经网络相比并不夸张。

但它只依靠极低的能量,就能够实时完成:视觉、导航、飞行控制、环境判断、学习、记忆、行为决策。

这意味着智能或许并不只取决于:模型有多大,数据有多少,算力有多强。

也就是说现在的人工智能再怎么发展,也不可能超过生物智能,更不可能产生所谓的意识……

FlyWire已经完全开源了这个数字大脑!

网上的博主把这个数字大脑,玩出了各种花样,有人让把数字大脑接上了无人机,可以进行飞行和避障;

也有人连接上了游戏,甚至有人接上了机器人……

复制大脑,真的能创造智能吗?能永生吗?

这项研究最令人着迷的地方,是它打开了一扇未来的大门。

现在的AI,是人类设计出来的。

生命中的智能,却是自然进化出来的。

如果未来人类能够逐渐解析越来越复杂的大脑:从果蝇到小鼠,再到灵长类,最终甚至理解人类大脑,那么人工智能会不会走向另一条道路?

机器是否可以拥有更加接近生命的信息处理方式?

目前没有答案。

因为连接图只告诉我们:大脑是怎样连接的。

它还没有完全告诉我们:大脑为什么会思考。

这项研究同时也给我们带来一个哲学问题……

假设未来某一天,技术已经先进到可以完整扫描一个人的大脑。

不仅复制神经元之间的连接,还能够记录每一个突触的强度、每一个神经元的状态、每一段记忆、性格、语言习惯,甚至完整模拟这个大脑随时间变化的过程。

随后,人类把这个数字大脑运行在超级计算机或者机器人身体中。

这是否意味着永生???