Мозг мухи оцифровали — и тут же засунули в Doom, на биржу и в Dota. Где вышел толк, а где пшик
Третьего сентября Google Research и Janelia опубликовали в журнале Cell полный коннектом центральной нервной системы самца дрозофилы: 166 тысяч нейронов и 125 миллионов синапсов — крупнейшая на сегодня карта мозга по числу нейронов. Данные выложены под свободной лицензией, и за пару недель интернет успел подключить мушиный мозг к Doom, Minecraft, Super Mario 64, крестикам-ноликам, биржевой торговле и Dota 2. Разбираемся, где из этого получилась наука, где мемы, и чего ждут от мозга покрупнее.
Что именно оцифровали
Главная ценность датасета не в размере, а в том, что мозг и брюшной нервный тяж откартированы связанными. Раньше коннектомы были кусками: отдельно фрагмент мозга, отдельно нервный тяж, а как сигнал идёт от одного к другому — приходилось домысливать. «Это, по сути, позволяет нам пройти от глаз до ног за один заход», — описывает результат Грег Джеферис, нейробиолог из Кембриджа и MRC LMB.
Вдобавок это первый мужской коннектом: предыдущие карты — hemibrain 2020 года и полный женский мозг FlyWire 2024-го — были сняты с самок. Джерри Рубин из Janelia отмечает, что впервые можно сравнить оба пола животного со сложным социальным поведением, и различия в проводке уже нашли. Масштаб работы стоит держать в голове: предыдущий проект FlyWire занял десятилетие и 33 года суммарной человеческой вычитки по семи тысячам срезов электронной микроскопии. Лицензия свободная — бери и делай что хочешь. Отсюда и всё, что было дальше.
Где получилось по-настоящему: наука
Два результата на данных коннектома стоят всего хайпа вместе взятого. Первый — работа Лаппалайнена и коллег в Nature: сеть, где связи жёстко взяты из коннектома, а неизвестные параметры подогнаны под одну-единственную задачу — распознавание движения. Дальше модель, которую никто не учил предсказывать нейроны, предсказала активность 64 типов нейронов зрительной системы и воспроизвела результаты более двух десятков экспериментальных работ, накопленных за двадцать лет. Сами собой возникли разделение на ON- и OFF-каналы и направленная избирательность детекторов движения T4 и T5.
Второй — полномозговая модель Шиу и коллег на 127 тысячах нейронов. Стимулируешь в симуляции вкусовые нейроны — модель предсказывает, что муха вытянет хоботок. Стимулируешь нейроны груминга — муха начинает чиститься. Поведение вывелось из одной лишь схемы связей, без обучения на записях поведения. Вот ради этого коннектомы и делают: из голой карты проводов выводится функция.
Где не вышло ничего: игры и «мушиный ИИ»
Тут важна деталь, которая теряется в вирусных роликах. В подавляющем большинстве демок веса сети заморожены, а обучается только линейный считывающий слой снаружи. Мушиный мозг работает как неизменный фильтр, а умение играть добавляется отдельным натренированным слоем поверх. Авторы проектов, к их чести, пишут это прямым текстом.
Doomfly: «обученное выживание не продемонстрировано». FlyPong: отрицательные результаты по пластичности. Flyhard, симулятор вождения в CARLA: зафиксирован ограниченный результат по рулю, зрительное вождение остаётся задачей на будущее. Stonkfly, торгующий акциями через «схемы вознаграждения» коннектома: прибыльность не подтверждена — автор честно признаёт, что не проверял, насколько хорошо дрозофила торгует. Самый показательный замер — в проекте с крестиками-ноликами: обычный многослойный перцептрон по усреднённым пикселям выбирает правильный ход в 85,7% случаев, схема мушиного мозга — в 60,8%. Мозг мухи проиграл простейшей нейросетке.
Та самая Dota
Проект fruit-fly-dota действительно существует и устроен честнее, чем можно ожидать. Граф — 176 тысяч нейронов и 25,9 миллиона связей. На игрушечной «линии» из четырёх действий агент добивает крипов с точностью 93–97,5% против 17,5% у случайных действий: обучение реально произошло. Связь с движком через Workshop Tools работает, приказы на движение и атаку доходят.
А дальше начинается правда: «Первый живой тест застревал, раз за разом выбирая одно и то же направление; это не компетентная политика для полного матча». Покупка предметов, прокачка, цели на карте и полноценное обучение с подкреплением — не сделаны. Обучается по-прежнему только линейный ридаут. Автор даже завёл собственную шкалу «чистоты мухи» и оценил свой проект в 42 балла из ста. Сюда же — недавняя попытка перенести архитектуру мушиного мозга в языковую модель: никакого выигрыша она не дала. Складывается единый вывод: коннектом мухи — отличная модель мухи и посредственный ускоритель для чужих задач.
Чего ждут от мозга покрупнее
Следующая цель — мышь: около 70 миллионов нейронов, примерно в четыреста раз больше, чем у дрозофилы. В 2023 году NIH запустил программу BRAIN CONNECTS — 150 миллионов долларов, одиннадцать проектов на пять лет, причём задача первой очереди не сама карта, а инструменты, которые сделают её физически возможной. Своим проектом по мыши занимается и Google Research. Дорога не гладкая: гарвардская работа на 33 миллиона долларов, которая должна была реконструировать 10 кубических миллиметров гиппокампа, попала под смену приоритетов финансирования NIH в начале 2025 года.
Ставка на мышь понятна анатомически. У мухи нет коры и нет гиппокампа в млекопитающем смысле — то есть всё, что интересует нас в собственном мозге, начиная с памяти и планирования, на карте впервые появится только у млекопитающего. Мушиный коннектом отвечает на вопрос, как из проводки получается поведение. От мышиного ждут ответа на куда более дорогой вопрос — как из проводки получается всё остальное.
Источники: Janelia, Hackaday, каталог проектов awesome-fly
