果蝇大脑可以玩《毁灭战士》,但这证明不了什么
谷歌上周绘制了果蝇的完整神经连接组图谱。爱好者们立刻将它接入《毁灭战士》和《超级马里奥64》。这些病毒式传播的实验揭示了一个鲜明的真相:拥有一张 Wiring 图,并不等于理解大脑是如何产生行为的。
地图并非疆域
9月3日,谷歌与霍华德·休斯医学研究所的詹利亚研究中心共同发布了一份连接组图谱——一份成年雄性果蝇大脑和中枢神经系统中所有神经连接的完整布线图。该项目历时十年,产出了166,700个神经元和1.25亿个突触连接,是有史以来按神经元数量计算的最大脑图谱。科学家们将把这份资源作为理解感知、刺激反应以及修复受损神经通路的基础。
三天后,有人让果蝇玩起了《毁灭战士》(Doom)。
软件工程师亚历克斯·沃穆斯(Alex Wormuth)在X平台上发布了他的项目。他把每一帧《毁灭战士》的画面对应输入到模拟果蝇的感觉神经元中,将由此产生的神经活动映射为游戏操作,并在模拟大脑"受伤"时对两个PPL101多巴胺细胞施加刺激——利用果蝇自身的多巴胺系统作为粗粒度的强化信号。随之而来的是一场直播。到周一,杰西卡·帕奎特(Jessica Paquette)发布了自己的尝试:她在《超级马力欧64》的模拟器中运行了完整的MaleCNS v1.0连接组。视频中,马力欧不断跳跃、反复撞墙。她将这段代码描述为"完全靠感觉用GPT Astra写出来的"。另有人在《我的世界》(Minecraft)中运行了这份连接组,还有人将其微调以根据音乐音调做出Y-M-C-A的手势姿势,另有一人让它"观看"了《Bad Apple!!》动画。
这既是连接组有史以来最有趣的一次亮相,也是最诚实的一次展示——让我们看清我们距离真正理解大脑还有多远。
这些游戏实验实际说明了什么
这些项目之所以病毒式传播,是因为它们荒诞可笑。果蝇的神经系统进化出来是为了在花丛间导航、躲避天敌和交配——而不是穿越恶魔巢穴或在3D平台游戏中收集星星。任何人能想办法让这个模拟大脑以任何可识别的方向行动,本身就值得注意。而结果看起来像个喝醉的蹒跚学步的幼儿,则是意料之中的事。
沃穆斯使用的多巴胺技巧是最具科学趣味的一点。果蝇中的PPL101集群是真实存在的——它是与厌恶强化和惩罚学习相关的多个多巴胺神经元集群之一。连接组项目和数十年果蝇神经科学研究已证实了这一点。沃穆斯并非在发明一种机制,他是在用已知回路元件作为奖赏预测误差的代理——也就是AI强化学习算法所依赖的那类信号。这种类比并非偶然。
这些实验暴露出的是结构与功能之间的鸿沟。我们现在有了每根导线往哪儿走的地图,但没有那根导线做什么的说明书。连接组告诉你的只是神经元A以突触权重C连接到神经元B。它不会告诉你神经元A执行什么计算、神经元B产生什么行为,或者整个网络如何产生任何可被识别为决策的东西。那必须通过电生理记录、钙成像、行为测试以及大量试错来推断——而线路图本身不提供这些。
这就是为什么这些业余项目能运行起来、也为什么它们最终会停止运行的原因。你可以刺激多巴胺细胞并称之为强化,可以将视觉输入路由到感觉神经元并称之为游戏。但神经活动与有效控制信号之间的映射并不保证是平滑的。果蝇处理视觉信息的方式并不会干净地对应于第一人称射击游戏的逐帧像素阵列。果蝇的世界是基于运动检测、偏振和紫外线的,而《毁灭战士》是由人类尺度的走廊和治疗包构成的。这种不匹配不是编程的bug——这是有机体的特性。
为什么这对人工智能意义重大
病毒式的传播框架很有趣,但底层的模式是紧迫的。
人工智能目前正以超出我们理解智能系统运作方式的速度被构建。大型语言模型在没有精确了解自己在做什么的情况下就能表现得相当出色。它们被规模化、基准测试和部署的速度,远超任何连贯的内部动力学理论能够跟上的速度。而果蝇连接组代表了另一种相反的路径:先搭建完整的物理基质,再看它会涌现出什么。
这两种策略都还没有给出清晰的答案。
业余爱好者的实验提醒我们,即使拥有完整的神经图谱——一个代表有史以来对任何动物大脑最详细结构描述的数据集——你仍然无法启动行为。你需要关于感觉运动环路的假设、关于哪些输入被视为有意义的假设、关于如何将神经放电模式转化为动作空间的假设、关于哪些信号充当学习驱动的假设。每一个这样的假设都是真正科学所在的地方。地图只是起跑线。
这也是为什么谷歌的下一个目标——鱼和鼠的连接组——很重要,即使互联网立刻转头让它们去玩复古游戏也一样。一只小鼠大脑每半球约有7000万个神经元。一种常用于连接组学研究的小斑马鱼幼鱼则有大约10万个神经元。每一级增量都增加了可能跨越我们尚未探索阈值的回路复杂性。从果蝇到小鼠的跳跃不是线性的。那是事情变得有趣的阶段。
对AI架构更广泛的意义是直接的。神经网络的设计仍然大量借鉴生物学,因为生物学是唯一被证明的通用智能模板。但借用"神经元"这个词并不意味着我们理解了布线。连接组时代迫使人们正视:仅有结构是不够的。理解需要映射的不仅仅是连接,还有动力学——这些连接在不同状态下如何运作、它们如何随经验而变化、它们如何产生被称为认知的刺激与反应之间的间隙。
真正的实验始终是我们自己
玩着《毁灭战士》的果蝇大脑并不是人工认知的一项里程碑。它是开放数据的一项里程碑。第一次,一份完整的连接组可供任何拥有足够算力和好奇心的人使用。互联网做了它一直做的事:玩弄这个玩具,拆解它,做出无用而怪异的东西,并在过程中揭示出到底缺少了什么。
我们现在有了蓝图。但我们仍然没有说明书。未来十年的神经科学将用来撰写它——而AI社区应当密切关注。
连接组并不是问题的终点。它是问题变得可见的那一刻。