Ilmuwan Mensimulasikan Otak Cacing di Robot LEGO, Mendemonstrasikan Terobosan Pemetaan Neural

• Para ilmuwan memasukkan otak cacing gelang (Caenorhabditis elegans) ke dalam robot Lego. 
• Mereka memetakan hubungan antara 302 neuron worm dan menyimulasikannya dalam perangkat lunak. 
• Alamat IP dan nomor port digunakan untuk mengalamatkan setiap neuron.

Otak lebih dari sekedar kumpulan sinyal listrik. Jika manusia bisa belajar bagaimana menyimpan sinyal-sinyal tersebut tanpa mendistorsinya, kita bisa mengunggah otak seseorang ke dalam komputer, membuat mereka hidup selamanya dalam bentuk kesadaran digital, seperti di film Hollywood Transcendence.

Para peneliti belum bisa mencapai prestasi seperti itu, setidaknya dengan menggunakan otak manusia, namun mereka telah mencapai beberapa pencapaian di masa lalu. Misalnya saja tim peneliti internasional yang berhasil memasukkan otak cacing gelang ke dalam tubuh robot Lego.

Cacing gelang yang mereka gunakan adalah Caenorhabditis elegans, nematoda transparan yang hidup bebas dan panjangnya kira-kira 1 milimeter. Ia hidup di lingkungan tanah beriklim sedang dan tidak memiliki sistem pernapasan dan peredaran darah. Gen dan sistem saraf mereka telah dipelajari beberapa kali.

Sumber gambar:wikimedia

Mengintegrasikan Cacing ke dalam Robot

Pada tahun 2014, proyek OpenWorm memetakan hubungan antara 302 neuron worm, dan mensimulasikannya dalam perangkat lunak. Kemudian mereka mengimplementasikan program perangkat lunak tersebut pada robot lego kecil. Tujuan utamanya adalah untuk sepenuhnya mensimulasikan Caenorhabditis elegans sebagai organisme virtual.

Bagian tubuh cacing dan jaringan sarafnya setara dengan LegoBot – neuron hidung cacing digantikan dengan sensor sonar pada robot. Neuron motorik yang berjalan di kedua sisi cacing berhubungan dengan motor di kanan dan kiri robot. Secara keseluruhan, perilaku robot ini sangat mirip dengan Caenorhabditis elegans.

Simulasi ini tidak 100 persen akurat – ada beberapa parameter dalam perangkat lunak yang diperlukan untuk memicu pengaktifan neuron. Namun, pekerjaan yang telah mereka lakukan lebih dari mengesankan mengingat robot tersebut tidak berjalan berdasarkan perintah atau instruksi terprogram apa pun. Yang ada di dalamnya hanyalah jaringan koneksi yang meniru otak worm.

More specifically, the model is precise in its connections and uses UDP packets to fire neurons. Jika 2 neuron memiliki 3 koneksi sinaptik, misalnya, ketika neuron pertama diaktifkan, paket UDP dikirimkan ke neuron ke-2 dengan payload '3'.

Sumber:Saya Programmer

Para peneliti telah menggunakan alamat IP serta nomor port untuk mengalamatkan setiap neuron. Seluruh neuron mengumpulkan bobot dan mengaktifkannya jika melebihi nilai ambang batas. Akumulator akan disetel ulang jika neuron aktif atau jika tidak ada pesan yang masuk dalam jangka waktu 200 milidetik. Ini mirip dengan apa yang terjadi di jaringan saraf sebenarnya.

Sumber Gambar:YouTube  

Sensor yang terpasang pada robot Lego diambil sampelnya setiap 100 milidetik. Ia terhubung seperti hidung cacing, jika ada sesuatu yang datang dalam jarak 20 sentimeter, ia akan mengirimkan neuron sensorik ke dalam jaringan.

Konsep yang sama diterapkan pada 95 neuron motorik, dan sinyal motorik dikumpulkan dan digunakan untuk mengontrol gerakan dan kecepatan setiap motorik. Neuron motorik ini dapat bersifat penghambatan atau rangsang, dan digunakan negatif dan positif.

Proyek OpenWorm

Proyek OpenWorm berlanjut hingga saat ini, melakukan perbaikan dalam simulasi dan visualisasi. Mereka mengeksplorasi perkembangan cacing, dan fokus pada proses perkembangan Nematoda dan bentuk kehidupan lainnya melalui analisis dan simulasi data.

Mereka telah mengembangkan pendekatan interaktif baru untuk bermain dengan worm di browser, sebuah platform plug-and-play yang disebut Geppetto. Selain itu, mereka menggunakan teknik pengoptimalan seperti algoritme genetika untuk mengubah dan menyempurnakan model agar sesuai dengan data eksperimen dari observasi seluler nyata.

Baca:Tato Hidup Yang Menggunakan Bakteri yang Diprogram Secara Genetik

Langkah selanjutnya adalah menghubungkan otak manusia – sesuatu yang dikenal sebagai connectome. Meskipun kita tidak dapat mengunggah otak manusia ke komputer dalam waktu dekat, kemampuan untuk menyimulasikan seluruh otak akan membantu merevolusi kecerdasan buatan. Dan jika suatu hari nanti kita dapat mencapai pencapaian ini, penerapan dan peluangnya akan sangat besar sehingga kita tidak dapat membayangkannya saat ini.