計(jì)算機(jī)蠕蟲

這是發(fā)表的第一篇翻譯瓤帚,嘗試的第二篇描姚。速度很慢,兩天總共花了將近三個(gè)小時(shí)戈次。語(yǔ)言上也有很多不成熟的地方轩勘,肯定也有很多錯(cuò)誤,但怯邪,這僅僅是一個(gè)開始绊寻。

這個(gè)計(jì)算機(jī)蠕蟲,如果能夠很好的實(shí)現(xiàn)并且完善悬秉,那么對(duì)于生物以及醫(yī)療研究會(huì)是一個(gè)很大的福音澄步。

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一個(gè)以建立世界上第一個(gè)模擬有機(jī)體為目標(biāo)的眾籌項(xiàng)目

科學(xué)家會(huì)告訴你,在他們參加的會(huì)議上搂捧,絕大部分的工作驮俗,并非是在講廳而是在外面的咖啡機(jī)周圍被完成的(更不必說會(huì)議結(jié)束后那些代表們要去的酒吧)。那里是交流想法允跑,交換電話號(hào)碼以及合作開始的地方王凑。

互聯(lián)網(wǎng)被廉價(jià)出售的福利之一就是它具有像一個(gè)永恒旋轉(zhuǎn)的全球咖啡時(shí)間的功能搪柑。一個(gè)很好的例子就是“開源蠕蟲”,一個(gè)來自美國(guó)索烹,巴西工碾,俄羅斯以及世界其他地方的生物學(xué)家和計(jì)算機(jī)科學(xué)家通力合作的結(jié)果。5月19日百姓,這個(gè)團(tuán)隊(duì)在一個(gè)叫做Kickstarter的眾籌網(wǎng)站上籌集了121,076美元的資金渊额。這些錢將被用于開發(fā)全世界第一個(gè)精細(xì)復(fù)雜的虛擬生命形態(tài)——一個(gè)新桿狀線蟲的精確開源的數(shù)字克隆體,這個(gè)新桿狀線蟲是一種生活在溫帶地區(qū)土壤中1毫米長(zhǎng)的線蟲垒拢。

新桿狀線蟲是一個(gè)科學(xué)的忠實(shí)擁護(hù)者旬迹。它簡(jiǎn)單,透明求类,易于飼養(yǎng)和繁殖奔垦。因此,它是生物學(xué)上最容易被理解的一個(gè)生物體尸疆。雌雄同體的個(gè)體(他們大多數(shù)都是)有959個(gè)細(xì)胞椿猎,其中302個(gè)是神經(jīng)元。這些細(xì)胞中每一個(gè)的位置和功能都是已知的寿弱。由于開始于二十世紀(jì)七十年代的工作犯眠,科學(xué)家們甚至有一個(gè)神經(jīng)元如何相互連接形成蠕蟲的神經(jīng)系統(tǒng)的示意圖——叫做連接體。盡管經(jīng)過了40年科技的進(jìn)步症革,新桿狀線蟲仍然是唯一一個(gè)能夠得到這種示意圖的動(dòng)物筐咧。

正是像這樣詳細(xì)的信息使“開源蠕蟲”成為了可能。建立一個(gè)模型有兩種方法:自上而下噪矛,以及由下往上嗜浮。自上而下的方法更容易一些。不用當(dāng)心用于建模的東西是如何工作的摩疑,你只需要找到復(fù)制它的習(xí)性的方程式;經(jīng)濟(jì)模型經(jīng)常是以這種方式工作的畏铆。它是有可能的雷袋,例如,用高中數(shù)學(xué)知識(shí)就能模擬新桿狀線蟲的蛇形運(yùn)動(dòng)辞居,但那樣不會(huì)很有啟發(fā)性楷怒。

因此“開源蠕蟲”在其他方向繼續(xù)進(jìn)行。史蒂芬?拉森瓦灶,一位神經(jīng)計(jì)算機(jī)科學(xué)家鸠删,項(xiàng)目的協(xié)調(diào)人,他說贼陶,想法是模擬蠕蟲每一個(gè)細(xì)胞的生化行為刃泡,以及他們之間如何相互作用巧娱。如果那可以被完成,那么運(yùn)動(dòng)以及所謂野獸的行為模式就能由大量的相互作用而獨(dú)立實(shí)現(xiàn)烘贴。

建立這樣一個(gè)完整的電子有機(jī)體禁添,并且目標(biāo)在于在功能上同它的肉體副本沒有區(qū)別,會(huì)是一個(gè)很了不起的成就桨踪。也會(huì)很有用老翘。例如,人腦與蠕蟲的微神經(jīng)系統(tǒng)的區(qū)別僅僅在于神經(jīng)元的數(shù)量和互聯(lián)性锻离。但是铺峭,盡管這些年在這個(gè)難題上已經(jīng)投入了大量的現(xiàn)金和汗水,仍然沒有人真正弄明白大腦是如何工作的汽纠。擁有一個(gè)詳盡可查的簡(jiǎn)單的神經(jīng)系統(tǒng)模型會(huì)是很好的第一步卫键。而新桿狀線蟲已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室里被用于探討從基本的生化到藥物活動(dòng)各方面的問題。能夠以電子的方式進(jìn)行那些試驗(yàn)疏虫,而不需要真實(shí)的蠕蟲永罚,并且有理由確信盡管如此試驗(yàn)的結(jié)果依然會(huì)與真實(shí)世界的一致,會(huì)是生物和醫(yī)療研究的一大福利卧秘。

目前呢袱,沒有人清楚一個(gè)準(zhǔn)確可靠的仿真是怎么一回事。一個(gè)模型的要點(diǎn)在于移除不必要的翅敌,凌亂的細(xì)枝末節(jié)羞福,從而保留建模者想要研究的東西的本質(zhì)。但是蚯涮,甚至對(duì)于新桿狀線蟲這樣被研究透徹的有機(jī)體來說治专,沒有人能夠確定哪些細(xì)節(jié)是至關(guān)重要,而哪些細(xì)節(jié)又是沒有關(guān)聯(lián)的遭顶。一個(gè)活細(xì)胞是各種酶類张峰,離子通道,信使分子以及電壓信號(hào)的復(fù)合體棒旗。嘗試如實(shí)地模擬一切即使讓一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)來做它也得跪喘批。

此刻,這個(gè)團(tuán)隊(duì)正在規(guī)劃一個(gè)系統(tǒng)铣揉,能夠模擬蠕蟲的肌細(xì)胞是如何工作的饶深,神經(jīng)元的行為以及電脈沖是如何從一個(gè)神經(jīng)元傳到另一個(gè)神經(jīng)元。會(huì)有物理算法給蠕蟲一個(gè)培養(yǎng)皿的逼真模擬讓他在上面移動(dòng)逛拱。這些算法也會(huì)確保當(dāng)蠕蟲收到一個(gè)來自虛擬神經(jīng)元的虛擬顛簸的時(shí)候敌厘,
它的虛擬肌肉可以使身體變形準(zhǔn)確的數(shù)值。

試驗(yàn)的結(jié)果將會(huì)與現(xiàn)實(shí)進(jìn)行對(duì)比朽合,以一個(gè)包括12,000個(gè)現(xiàn)實(shí)世界中新桿狀線蟲如何表現(xiàn)的視頻的數(shù)據(jù)庫(kù)的形式俱两。電子蠕蟲可以準(zhǔn)確地再現(xiàn)越多的行為饱狂,將會(huì)越好。馬泰奧?肯特萊利锋华,項(xiàng)目的另一個(gè)創(chuàng)始人嗡官,他說系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成靈活并且易于微調(diào)是至關(guān)重要的。這使團(tuán)隊(duì)正在飛速地完善它毯焕,從微妙的變化到那里已經(jīng)有什么衍腥,或者添加一大塊全新的代碼。例如纳猫,蛋白質(zhì)可以通過蠕蟲擴(kuò)散婆咸,并且在這個(gè)過程中改變它的行為的方方面面∥咴“開源蠕蟲”目前還不能模擬那個(gè)尚骄,但是團(tuán)隊(duì)已經(jīng)有這么做的計(jì)劃了。這個(gè)靈活性也使研究者可以隨著科學(xué)的進(jìn)步修改他們的模型侵续。5月19日倔丈,一個(gè)來自MIT和維也納大學(xué)的小組在《自然方法》雜志上發(fā)布了一個(gè)可以實(shí)時(shí)掃描新桿狀線蟲的神經(jīng)系統(tǒng)的方法。這增加了至關(guān)重要的數(shù)據(jù)状蜗。如果一個(gè)神經(jīng)連接體就像一張公路圖需五,那么能夠觀察它的神經(jīng)元激發(fā),就像通過衛(wèi)星視頻觀察交通是如何沿著地圖上的公路流動(dòng)一樣:那是很忙碌的轧坎,很少有重復(fù)的宏邮。”開源蠕蟲”團(tuán)隊(duì)已經(jīng)敏銳地將這些數(shù)據(jù)整合到了自己的模型中缸血。

顧名思義蜜氨,“開源蠕蟲”是開源的,每個(gè)人都可以玩捎泻。而他們?cè)贙ickstarter上的成功也許能夠幫助從別處他們籌集資金飒炎。“我們已經(jīng)考慮申請(qǐng)傳統(tǒng)專利笆豁,”拉森博士說“這個(gè)眾籌的成功表面有公共利益在里面厌丑,這應(yīng)該幫助了我們∮婧牵”如果他和他的合作者成功實(shí)現(xiàn)了他們的抱負(fù),那么也許有一天做生物實(shí)驗(yàn)會(huì)變成一件簡(jiǎn)單的事情砍鸠,下載一些動(dòng)物到你的電腦上扩氢,然后就可以開始了。

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