مهندسان نرم‌افزار مغز نقشه‌برداری‌شده مگس میوه را برای بازی Doom و Super Mario 64 سیم‌کشی کردند

دقیق‌ترین نقشه سیستم عصبی بیولوژیکی که تاکنون ایجاد شده، در حال حاضر تلاش می‌کند تا از مرحله اول یک بازی شوتر اول‌شخص محصول سال ۱۹۹۳ جان سالم به در ببرد. در ۳ سپتامبر ۲۰۲۶، Google Research و پردیس تحقیقاتی HHMI Janelia مدل MaleCNS v1.0 را منتشر کردند؛ یک نقشه ساختاری کامل از مغز یک مگس میوه نر بالغ که شامل ۱۶۶,۷۰۰ نورون و ۱۲۵ میلیون اتصال سیناپسی است.

در عرض سه روز، مهندسان نرم‌افزار مستقل این طرح بیولوژیکی را به پوشش‌های نرم‌افزاری سفارشی متصل کردند و کانکتوم دیجیتال را مجبور کردند تا بازی‌های Doom، Super Mario 64 و Beat Saber را انجام دهد.[2][3][5]

نتیجه، یک برخورد عجیب و پرسرعت بین علوم اعصاب محاسباتی و فرهنگ گیمینگ است که ثابت می‌کند داده‌های بیولوژیکی متن‌باز با چه سرعتی می‌توانند به یک بستر آزمایش نرم‌افزاری تبدیل شوند. این آزمایش بر ترجمه داده‌های بازی به محرک‌های بیولوژیکی شبیه‌سازی‌شده تکیه دارد. در ستاپ بازی Doom که توسط الکس ورموث، مهندس نرم‌افزار Coinbase ساخته شده است، هر فریم رندر شده توسط موتور بازی به ۳,۳۳۵ سیگنال روشنایی و ۸۱۱ سیگنال رنگی تبدیل می‌شود.[1][3][7]

این ورودی‌های بصری مستقیماً به گیرنده‌های نوری مصنوعی مدل دیجیتال تغذیه می‌شوند. از آنجا، نرم‌افزار ردیابی می‌کند که چگونه سیگنال الکتریکی شبیه‌سازی‌شده در میان ۱۱,۷۱۰ نوع سلول متمایز مگس جریان می‌یابد و مسیر را از پردازش بصری تا پاسخ حرکتی دنبال می‌کند. نورون‌های حرکتی خاص مستقیماً به ورودی‌های کیبورد نگاشت شده‌اند.[7]

وقتی سیگنال شبیه‌سازی‌شده به نورون حرکتی DNp20 می‌رسد، نرم‌افزار این جهش را به فرمانی برای چرخش زاویه دید بازیکن ترجمه می‌کند. با شلیک نورون DNpe017، شخصیت بازی همزمان به جلو حرکت کرده و تیراندازی می‌کند. ورموث در زمان انتشار مخزن متن‌باز در ۶ سپتامبر نوشت: «هر فریم Doom نورون‌های حسی را تحریک می‌کند. فعالیت عصبی به کنترل‌های بازی نگاشت می‌شود. آسیب دیدن، محرکی را به دو سلول دوپامین PPL101 به عنوان یادگیری تقویتی ارسال می‌کند.»[1][2][3][7]

این محرک دوپامین، متغیر حیاتی در این آزمایش است. خود کانکتوم فقط یک نقشه ثابت است؛ یک نمودار سیم‌کشی از یک مغز، نه یک موجود زنده و متفکر. برای اینکه بتواند «بازی کند»، نرم‌افزار باید یک حلقه یادگیری را شبیه‌سازی کند. هر زمان که سرباز Doom از دشمن آسیب می‌بیند، کد ورموث یک پالس منفی ۲۰۰ میلی‌ثانیه‌ای را به سلول‌های PPL101 ارسال می‌کند که در یک مگس میوه زنده، وظیفه مدیریت تنبیه و اجتناب را بر عهده دارند.[4][6][7]

سوال بی‌پاسخ این است که آیا این حلقه بازخورد شبیه‌سازی‌شده واقعاً می‌تواند مسیرهای دیجیتال را به اندازه‌ای تغییر دهد که به مدل یاد دهد از شلیک‌های ورودی جاخالی دهد. نتایج اولیه همان‌طور که انتظار می‌رفت، پر هرج‌ومرج بوده‌اند. یک رابط وب زنده که آزمایش Doom را ردیابی می‌کرد، نشان داد که مگس دیجیتال در ۶,۳۰۰ راند اول خود به شدت درگیر است و در حالی که شبکه شبیه‌سازی‌شده تلاش می‌کند سیل اطلاعات حسی را درک کند، مدام دور خود می‌چرخد یا به دیوارها شلیک می‌کند.[1][7]

بازی Doom تنها میدان آزمایش نیست. جسیکا پاکت، توسعه‌دهنده، همین مجموعه داده ۱۶۶,۷۰۰ نورونی را به بازی Super Mario 64 نینتندو متصل کرد و کد یکپارچه‌سازی را کاملاً از طریق دستیار هوش مصنوعی GPT Astra تولید کرد. ویدیوهای اولیه نشان می‌داد که ماریو بارها و بارها به سمت یک دیوار می‌پرد، که نشان‌دهنده مراحل اولیه و آشفته آموزش عصبی شبیه‌سازی‌شده است.[1][2][3]

در همین حال، توسعه‌دهنده‌ای با نام مستعار Lyra Bubbles رویکرد متفاوتی را با بازی ریتمیک Beat Saber در پیش گرفت. او به جای رها کردن کانکتوم در یک محیط زنده، بازپخش‌های یک آهنگ کامل شده را به شبکه تغذیه کرد و با استفاده از یادگیری تقویتی به مدل آموزش داد که بر اساس داده‌های تاریخی، چه زمانی و کجا به بلوک‌های ورودی ضربه بزند.[1]

این آزمایش‌های گیمینگ بر پایه یک دستاورد علمی عظیم در حال اجرا هستند. نقشه‌برداری از سیستم عصبی مرکزی مگس سرکه (Drosophila melanogaster) نیازمند برش دادن یک مغز فیزیکی به میلیون‌ها بخش فوق‌العاده نازک، تصویربرداری از آن‌ها با میکروسکوپ‌های الکترونی و استفاده از هوش مصنوعی برای ردیابی شبکه درهم‌تنیده سیناپس‌ها بود. یک دهه کار توسط Google و HHMI Janelia طول کشید تا مجموعه داده‌ای تولید شود که محققان امیدوارند درک جدیدی از شرایط عصبی را به روی ما باز کند.[2][4]

از آنجایی که نقشه‌برداری از حدود ۸۶ میلیارد نورون در مغز انسان از نظر تکنولوژیکی هنوز غیرممکن است، دانشمندان برای درک اینکه چگونه مدارهای عصبی بر رفتار تأثیر می‌گذارند، به موجودات کوچک‌تر متکی هستند. اما یک نقشه دیجیتال یک ذهن زنده نیست و آزمایش‌های جامعه گیمینگ با هشدارهای بیولوژیکی جدی همراه است.[2][5][6]

گوگل صراحتاً اشاره می‌کند که MaleCNS v1.0 یک تصویر ساختاری است که فاقد سوپ شیمیایی پیچیده انتقال‌دهنده‌های عصبی و هورمون‌هایی است که رفتار بیولوژیکی واقعی را دیکته می‌کنند. آزمایش‌های Doom و Mario جهش‌های الکتریکی را که در مسیرهای شناخته‌شده حرکت می‌کنند شبیه‌سازی می‌کنند، اما به شدت به تقریب‌ها متکی هستند. یک مگس دیجیتال که در یک بازی ویدیویی آسیب می‌بیند، درد را احساس نمی‌کند یا محیط خود را آگاهانه درک نمی‌کند؛ بلکه صرفاً یک جریمه الکتریکی شبیه‌سازی‌شده را طبق قوانین نوشته شده توسط یک برنامه‌نویس پردازش می‌کند.[4][6]

با این حال، سرعتی که توسعه‌دهندگان یک مجموعه داده بیولوژیکی برجسته را به یک مدل نرم‌افزاری قابل بازی تبدیل کردند، نشان‌دهنده تغییری در نحوه تلاقی علوم اعصاب با علوم کامپیوتر است. با قرار دادن یک شبکه بیولوژیکی نقشه‌برداری‌شده در یک محیط دیجیتال کنترل‌شده و پرمخاطره، مهندسان در حال ایجاد نوع جدیدی از محیط‌های سندباکس هستند.[3]

کانکتوم مگس میوه ممکن است خودآگاه نباشد، اما همان‌طور که در راهروهای پیکسلی یک بازی ۳۳ ساله حرکت می‌کند، در حال ارائه یک تصویرسازی در لحظه از نحوه پردازش یک دنیای متخاصم توسط سیم‌کشی بیولوژیکی است. نقطه عطف بعدی این خواهد بود که ببینیم آیا مگس دیجیتال در نهایت می‌تواند بدون گیر کردن در یک گوشه، مرحله اول را به پایان برساند یا خیر.[1][3]