科技日报记者 张梦然

为探究大脑怎么操纵运动的奥秘，美国哈佛大学与谷歌深度思维实验室的科学家合作，制造出一个“虚拟大鼠”——生物力学上逼确实大鼠数字模型。那个“大鼠”有一个人造大脑，可像真正的啮齿动物一样四处走动。该成果代表了一种人类研究大脑怎么运作的新办法。相关论文发表在最新一期《自然》杂志上。

研究人员使用真实大鼠的运动数据制造的“虚拟大鼠”。图片来源：谷歌深度思维

人类和动物的运动极为敏捷，堪称进化上的奇迹，至今还没有机器人可以深度模仿。科学家认为，人类经过大脑来指导运动。例如，当人伸手去拿一杯咖啡时，大脑会迅速计算出其手臂应该遵循的轨迹，并将其转化为运动命令。

此次，团队成员密切合作，利用来自真实大鼠的高分辨率数据训练了一个人工神经网络，作为虚拟大鼠的“大脑”，用那个“大脑”在一个名为MuJoco的物理模拟器中操纵虚拟躯体。网络被输入所需运动的参考轨迹，并学习产生力，最终训练人工神经网络实现了所谓的逆动力学模型。这使得“虚拟大鼠”可以模仿各种各样的行为，即使是那些没有通过明确训练的行为。

虚拟操纵网络能够准确地预测与真实大鼠大脑中相同的神经活动，再结合深度强化学习以及自由行为动物的3D运动跟踪，实现了这一模拟。

这一模拟研究可能开启一个尚未开辟的虚拟神经科学领域。在那个领域中，AI模拟的动物通过训练后表现得像真实动物一样，为研究神经回路提供了方便且彻底透明的模型，甚至可推演这些回路在疾病中是怎么受到损害的。模拟平台也能作为一个例子，帮助人们设计更好的机器人操纵系统。

总编辑圈点：

大脑怎么指挥你拿起一杯水，翻开一本书？怎么让动物在遇到惊险时逃跑，碰上猎物时出击？这次，科研人员用一个通过训练的人工神经网络加上一个生物力学上的大鼠数字模型，制造出了一只拥有人造大脑和躯体的数字大鼠。而且，这只“大鼠”大脑和行为之间的关系，能被科研人员观察并记录，成为研究神经回路的透明模型。只要输入运动轨迹，虚拟大鼠也能模仿各种行为，从行为倒推，就能进一步了解大脑怎么指导躯体产生相应的运动。

来源：中国科技网