초파리 뇌 연결망을 구현한 가상 플라이 시뮬레이션 공개
Show HN: Fly.exe – An EON systems like virtual fruit fly uploaded to computer
Hacker News16만 개 이상의 뉴런과 수천만 개의 연결망으로 구성된 초파리 뇌 연결망(MaleCNS)을 가상 환경에 구현하여, 다수의 플라이가 상호작용하는 고도화된 시뮬레이션을 선보였습니다.
- 시뮬레이션 결과, 외부 자극이 주어지자 플라이들이 활동성을 크게 높이고 목표물에 근접하는 등 높은 수준의 행동 패턴 변화를 성공적으로 보여주었습니다.
- 본 프로젝트는 거대한 생체 연결망을 물리 엔진과 결합하여 동역학적 모델링을 수행함으로써, 계산 신경과학 분야에서 중요한 기술적 진전을 입증했습니다.
- 다만, 이 결과는 실제 생물학적 복제나 사회적 행동을 주장하는 것이 아니며, 움직임이나 상호작용의 많은 부분이 공학적으로 단순화되었음을 명확히 밝힙니다.
본 프로젝트는 165,122개의 뉴런과 25,563,197개의 연결망으로 구성된 초파리(Drosophila)의 뇌 연결망을 가상 환경에 구현했습니다. 이 시뮬레이션은 MuJoCo 장면 내에서 물리적 플라이 몸체 안에 폐쇄 루프로 구동되며, 12마리의 독립적인 가상 플라이가 하나의 공유된 연결 할당체를 사용하면서도 각자의 막 전위, 적응, 스파이크 카운터 등의 상태를 유지하며 상호작용합니다.
플라이의 움직임과 환경 인식은 분석적(analytic) 비전 시스템을 통해 이루어지며, 카메라 픽셀이나 광학적인 방식이 아닌 객체의 정확한 위치와 반경을 기반으로 방위각 및 각 크기를 계산합니다. 시뮬레이션 결과에 따르면, 자극이 주어졌을 때 플라이들은 활동성이 크게 증가하는 패턴을 보였습니다. 예를 들어, 활성 상태의 플라이는 뉴런당 9,337개의 스파이크를 기록한 반면, 자극이 없는 경우(stimulus-absent)에는 평균 164개에 그쳤습니다.
개발진은 이 시뮬레이션이 실제 생물학적 복제나 사회적 행동을 주장하는 것이 아님을 명확히 밝힙니다. 플라이 간의 접촉이나 상호작용은 물리적 충돌로 처리되지 않으며, 먹이를 찾는 행위 역시 색상 채널 없이 각 크기(angular size)만을 기준으로 합니다. 또한, 비행 동작 자체는 공학적으로 설계된 패턴 생성기에 의존하며, 12마리의 플라이는 개별 생명체가 아닌 하나의 표본을 화한 복사본입니다.
용어 풀이
- 매개변수
- 모델이 학습하면서 조정한 내부 숫자. 개수가 많을수록 대체로 모델이 크고 무거워요.