NeuroMechFly v2: цифровой двойник мухи, который видит и чует

Коннектом — это мозг. Но мозгу нужно тело, иначе непонятно, что значат его импульсы. Группа Павана Рамдьи из EPFL сделала NeuroMechFly v2: виртуальную дрозофилу с физикой, зрением и обонянием.

Что добавили во вторую версию

Первая NeuroMechFly была в основном про моторику: как правильно двигать шестью ногами. Вторая версия добавила:

• уточнённую биомеханику: правильные углы суставов и ног;
• виртуальные глаза и антенны: муха получает картинку мира и запахи;
• сложные среды: неровный рельеф, препятствия, шлейфы запаха.

Всё это доступно как Python-библиотека FlyGym.

Иерархия управления

Мне больше всего понравилась архитектура, повторяющая биологию:

1. Сенсоры (зрение, обоняние) передают данные в «мозг».
2. Мозг выбирает действие.
3. Нисходящие сигналы передают решение моторным центрам.
4. Механосенсоры ног возвращают обратную связь, и она влияет на следующий шаг.

Высокий уровень не знает, как именно двигать суставами. Он говорит «поверни налево», а ритм шагов генерирует низкий уровень. Именно так устроены настоящие насекомые.

Что муха умеет в симуляции

• идти на привлекательный запах, в том числе по рваному шлейфу;
• следовать за движущимся объектом;
• обходить препятствия на неровной поверхности;
• преследовать другую муху, как при ухаживании, через визуальную сеть с ограничениями из коннектома;
• интегрировать путь, то есть помнить, где она, по обратной связи от ног.

Исследователи подчёркивают, что модель позволяет увидеть не только то, что видит муха, но и как на это могли бы отвечать настоящие нейроны.

Мой комментарий

У меня во FlyBrain тот же принцип иерархии, но в упрощённом мире: арена вид сверху, а «тело» — это босс с набором инструментов. Решение «увернуться» приходит из нейронов, а исполнение уже за движком.

И важный урок про обратную связь: без сенсоров ног ходьбе не от чего оттолкнуться, кроме зрения. Поэтому во FlyBrain есть тактильный рефлекс: касание стены возвращается сигналом в мотонейроны ног, и муха её обходит. Тело — часть вычисления, а не просто его выход.