專欄開通，從線蟲說起

導語

專欄《主動進化前沿》今天申請成功，本專欄將主要關注「人類的主動進化」，即利用技術手段對人類自身進行改造以實現其功能的恢復、改良和拓展，手段包括但不限於神經義肢、腦機交互和基因改造等，也可以探討這些改造帶來的社會問題，比如討論人與半機械人共存的社會形態等。需要說明的是本人並非專業人士，拋磚引玉耳，如有錯誤懇請指出以免誤導大家，同時也歡迎專業研究人員和其他相關愛好者來本專欄投稿討論。下面筆者將為大家介紹一個開放性的「意識上傳」項目--OpenWorm來作為本專欄的第一篇文章開始討論。

OpenWorm

秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans，C. elegans）是一種無毒無害、可以獨立生存的線蟲。其個體小，成體僅1.5mm長，雌雄同體，雄性個體僅占群體的0.2%，可自體受精或雙性生殖；在20℃下平均生活史為3.5天，平均繁殖力為300至350個；但若與雄蟲交配，可產生多達1400個以上的後代，是一種作為分子生物學和發育生物學研究領域的模式生物。

1986年，科學家們完成了秀麗線蟲所有共302個神經細胞連接圖的繪製【1】，後續的工作中所有細胞皆已被盤點和歸類，神經信號也多有研究。迄今為止人類也沒有在其他生物體上達成這一成就。基於此，2013年，Ryan Merkley等人發起了OpenWorm項目，旨在模擬秀麗隱桿線蟲的全部959個細胞，首個階段需要建立線蟲的302個神經細胞和95個肌肉細胞的完整模型【2】。目前，為此項目打造的物理引擎Sibernetic【3】已經開發完畢，神經連接組和肌肉細胞也已創建為NeuroML【4】格式，線蟲的模型可以通過瀏覽器查看【5】。Openworm項目也參與了Geppetto【6】模擬框架(一個為開發有機體的整體建模而創設的多重演算法、多尺度的模擬平台)的開發。

2014年，團隊實現了在電腦上重現線蟲的神經元，並將這個數字化的「大腦」成功移植到裝有感測器的樂高機器人中。在這一系統里，機器人負載的聲吶感測器模擬線蟲的感應器官，而兩側的電機則用於模擬線蟲的運動器官。出乎研究人員預料的是，這台沒有經過其他編程的機器人僅僅依靠虛擬的「大腦」就能移動並以機械體再現線蟲的行為模式：聲吶收到反射信號就會停止前進，前後的觸覺感測器被碰觸則會向前移動、食物感測器受到刺激也會向前移動。

由上圖可以看到，機器人在即將撞牆時會自動停止，研究人員聲稱這一切並不是靠人類彙編的程序實現的，而是線蟲的"虛擬大腦"做出的反應。需要指出的是，這個「線蟲機器人」在行動上與真正的線蟲並非完全相同，因為研究人員在「上傳」線蟲意識到機器人之前「簡化」了一些步驟，但機器人能模擬線蟲行為的結果同樣令人震驚。如果模擬線蟲全部959個細胞的計劃完成，該團隊將成功打造活在電子設備中的虛擬生物。