智源线虫登Nature子刊封面,具身智能迎新纪元

1. 项目概述

北京智源人工智能研究院24年年末提出了BAAIWorm天宝——一个全新的、基于数据驱动的生物智能模拟系统，首次实现秀丽线虫神经系统、身体与环境的闭环仿真。BAAIWorm天宝通过构建线虫的精细神经系统、身体和环境模型，为探索大脑与行为之间的神经机制提供重要研究平台。

项目亮点：登上《Nature Computational Science》2024年12月刊封面

• Nature文章链接：https://www.nature.com/articles/s43588-024-00738-w
• Research Briefing链接：https://www.nature.com/articles/s43588-024-00740-2
• BAAIWorm GitHub地址：https://github.com/Jessie940611/BAAIWorm
  

2. BAAIWorm天宝亮点

1. 世界最高精度线虫神经网络模型
   研究团队基于线虫神经元的真实生理特性，构建了一个生物物理层面上的高精度神经网络模型。神经网络模型中的每个神经元都被表示为一个多舱室模型，模拟神经元的结构和功能部分（如胞体、神经突），以精确复现秀丽隐杆线虫神经元的电生理特性以及基于实验数据的精细突触和间隙连接结构。该模型是目前已知首个同时在神经元层面和神经网络层面都具有真实动力学特性的，基于多舱室建模的高精度秀丽隐杆线虫神经网络模型。
2. 身体环境模型
   该模型符合生物线虫解剖特性，可精准稳定的追踪和度量三维软体运动。相比于OpenWorm，在仿真性能和环境尺度等指标上取得了数量级的提升。
3. 高精度神经系统模型与身体环境模型的闭环仿真
   BAAIWorm天宝首次建立了线虫神经网络模型与身体环境模型的闭环交互，模拟线虫通过之字形运动接近食物的行为。环境中的食物浓度刺激感觉神经元，运动神经元驱动肌肉收缩，生成协调的运动轨迹。在这一过程中，研究人员可以通过模拟的方法，实时观察线虫的轨迹、神经活动以及肌肉信号。

3. BAAIWorm天宝对于具身智能研究的意义

近年来，随着神经科学和人工智能技术的深度交叉融合，研究者们越来越多地尝试通过构建生物体模型来理解神经系统与行为之间的关系，并推动具身智能的研究。国际上的个别研究机构在这一领域取得了显著进展。
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-机械耦合模型，用以研究神经系统如何驱动行为，相关成果发表于《Nature Methods》。
2024年，EPFL进一步发布了NeuroMechFly v2，对该模型进行了优化，进一步提高了神经-身体交互的功能性
与此同时，DeepMind也在推动生物智能模拟方面迈出了重要步伐，2020年初步发布了Virtual Rodent，该模型通过模拟啮齿动物的大脑与身体运动，推动了对生物智能的理解。2024年，DeepMind在《Nature》上发布了Virtual Rodent的更新版，进一步提升了该模型在神经网络和行为模拟方面的能力。
生物智能无疑是人工智能研究的源头。BAAIWorm天宝通过高精度还原和模拟生物智能，为理解和探索生物启发的具身智能的核心机制提供了重要的实验平台，生物智能与具身智能的融合：

• 提供理解感知-决策-运动过程的真实模拟；
• 推动类脑智能与具身AI系统的创新融合；
• 开辟人工智能研究的“生物启发路径”

4. 未来展望

智源研究院的生命模拟研究中心通过BAAIWorm天宝展示了数字生命体建模的潜力，为进一步理解神经控制机制和智能行为的生成机制提供了全新工具。这一成果基于创新的闭环建模思想，将大脑、身体与环境作为整体进行整合，为构建其他数字生命体积累了宝贵经验。当前人工通用智能（AGI）研究主要沿三条路径展开：

• 数据驱动ANN路径：如 GPT 系列
• ANN + 强化学习路径：如 DeepMind 的 DQN
• 结构驱动的类脑路径：如 SNN（脉冲神经网络）
  智源研究院积极探索第三条路径，通过类脑建模探索神经网络结构如何驱动智能行为。这一方向不仅致力于研究生物智能，还可以为通用人工智能的实现提供新思路。在这一路径中，生命模拟研究中心开发的天演平台（eVolution）提供了强大的建模和优化能力。该平台通过整合详实的生物数据和微调模型参数，实现模型的「电子进化」（electronic-evolution），在通往AGI的探索中开辟了独特路径。

5. 商业前景

1. 下一代AI算法的孵化平台
   机器人导航、仿生算法优化、强化学习策略设计等方面，利用线虫仿生机制设计的控制系统，比传统方法更鲁棒、可泛化。
2. 轻量级仿生机器人控制芯片或神经引擎设计
   可用于微型机器人（如医疗纳米机器人、管道探测机器人）的智能运动控制、环境感知与自适应行为生成，市场需求广阔。

6. 总结

BAAIWorm天宝不仅是生物模拟的突破，更为具身智能与AGI研究提供了生物启发的新范式。它所倡导的闭环思维、系统整合和结构还原，为未来构建拥有真实感知、运动与决策能力的人工智能系统打下坚实基础。