40萬億畫素重建史上最清晰「果蠅大腦」,Google AI要做什麼?
40萬億畫素重建史上最清晰「果蠅大腦」,Google AI要做什麼?

與生命科學、人類疾病研究密切相關的動物,除了小白鼠、猴子這些動物,還有一個重要的動物是——果蠅。

從遺傳學研究、生命發育研究,再到生物節律,不少諾貝爾獲獎者的研究都與果蠅有關。而且果蠅的很多基因與人類同源。

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果蠅大腦的部分神經元
圖/ 愛范兒

近日,Google AI宣布,他們與霍華德.休斯醫學研究所(Howard Hughes Medical Institute,HHMI)、哈佛大學共同合作,使用數千個TPU(註1),重建了果蠅大腦。

註1:張量處理器(tensor processing unit,TPU)是Google為機器學習全客製化的人工智慧加速器專用積體電路,專為Google的深度學習框架TensorFlow而設計。

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Neuroglancer
圖/ 愛范兒

與此同時,他們還在Neuroglancer中公開果蠅的大腦模型,公眾可以透過下載或在線獲取果蠅大腦神經網絡的3D成像。值得一提的是,Neuroglancer讓龐大的數據可以做到可視化,並且實現互動。

果蠅被作為試驗昆蟲,主要是因為它的大腦神經元數量較少,為10萬個。而老鼠的大腦神經元有1億個,人類大腦的多達1,000億個。

重建果蠅大腦的過程是這樣的:首先將果蠅的大腦切成數千張40奈米薄的薄片,然後使用透射電子顯微鏡對切片進行成像。接著,再將這些2D圖像一層一層地拼接,組合成為3D成像。

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去年有學者也發布過類似的成果,圖片來自 Juan Eugenio Iglesias
圖/ 愛范兒

在此之前也有學者和機構嘗試透過類似的方法重建果蠅大腦,但在拼接的過程中,依然會出現一些誤差。就像我們用很鋒利的刀,把一個西瓜切成薄片,這個過程肯定會有果肉組織被刀刃帶走。

然而透過使用機器學習和神經網絡模型,可以追踪那些切片有缺失的部位,讓圖像實現更好的拼接。這其中使用到一個名為FFN(FeedForWard Neural Network)的神經模型,也稱為前饋神經網絡。數千張40奈米薄的切片,共產生40萬億畫素的圖像,在處理如此巨大的數據量時,研究人員使用了數千個雲端TPU。

然而目前這個聯合項目也僅僅是重建了有史以來最清晰的果蠅大腦而已。

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圖/ 愛范兒

重建果蠅大腦,探索生命和智力的本質

他們接下來要做的,是對果蠅大腦的學習、記憶和感知路徑進行研究,這就需要他們對果蠅大腦神經元細胞的突觸進行重建。這也不是一項簡單的研究。

從果蠅這些相對簡約的動物身上,我們可以探尋生命和智力的本質。單從果蠅大腦到人類大腦,就更加遙遠了,因為靈長動物與昆蟲之間依然有著相當大的差異,比如意識、語言這些研究就必須在人類或非靈長類動物身上進行。

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Neuralink
圖/ 愛范兒

今年7月,伊隆.馬斯克(Elon Musk)的神經科技公司-Neuralink發布了他們的腦機接口系統項目,將透過一台神經手術機器人向人類大腦快速植入大量4-6微米粗細的線,並且可以透過USB-C接口直接讀取大腦信號,甚至用iPhone控制。

然而我們依然處於腦機接口技術很原始的一個階段。

因為就目前全球的研究進度看來,我們對人類大腦的了解遠遠不夠,先別說1000億個神經細胞,人類現在甚至還不知道自己的大腦細胞究竟有多少種。

責任編輯:江可萱

本文授權轉載自:愛范兒

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台灣普立茲克獎建築最新群聚地!台中如何打造「世界級質感城市」?
台灣普立茲克獎建築最新群聚地!台中如何打造「世界級質感城市」?

建築界最高榮譽「普立茲克獎」(Pritzker Architecture Prize)得主作品齊聚台中,成就質感新版圖!除了揚名國際的東海大學路思義教堂(貝聿銘設計)、台中國家歌劇院(伊東豊雄設計)外,今年12月將迎來妹島和世、西澤立衛的「綠美圖」開館,安藤忠雄的「童書之森.台中」也預計於明年啟用!

目前台中已累積10件普立茲克獎建築,近期除了綠美圖、童書之森開花結果,還有民間企業及大學,邀請理查.邁爾、RCR 建築事務所、法蘭克.蓋瑞等大師到台中揮灑靈感,共同打造詩意的城市。究竟台中市府如何突破傳統、打造新世代的質感城市?讓我們一起來揭開世界建築大師作品選擇台中的關鍵!

競圖制度開啟建築新紀元 重塑城市新風貌

1963年,貝聿銘為東海大學設計了一座極具象徵性的「路思義教堂」,種下了與世界建築對話的種子,讓台中成為台灣面向現代國際建築的門戶。

半世紀後,伊東豊雄設計、被視為全球最難蓋的建築 「台中國家歌劇院」,歷時約10年終於完工。這座建築,不僅成為城市新地標,讓全世界重新認識台中,也象徵公共建築思維邁入新階段,展現市府採行國際競圖制度的決心。

由市府主導的國際競圖模式,逐漸成為台中重大建設的常態。開放、競爭的機制,讓建設不取決於預算、成本的妥協,而是讓世界建築大師願意在台中激發火花,讓創意真正落地。透過嚴謹的國際評審制度、公開徵選流程,也讓建築品質受到層層把關,建立起公共建築與市民的信任關係。

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「童書之森.台中」以「為未來孵的蛋」為核心概念設計,象徵未來主人翁的孵育。
圖/ 台中市政府

市府跨局處動員 讓最好的公共建築生根茁壯

台中氣候宜人、工商業蓬勃發展、地理位居台灣南來北往的樞紐,持續吸引人口移入。適當的土地分區規劃,使台中的空間尺度得宜,不顯擁擠,也不感疏離。在水文、綠意串聯的城市網格中,建築不僅是功能性的設施,還能思考、對話、共感而生長其中;這樣的城市環境,也讓建築師願意與台中對話。

位於水湳經貿園區的「台中綠美圖」今年底即將開幕,這座由日本代表性雙人建築師組合──妹島和世、西澤立衛所創立的 SANAA 事務所設計,以輕盈、通透 的語彙串聯八棟建築,並巧妙融合建築與綠意、風與光的周邊環境。

此外,由安藤忠雄設計的「童書之森.台中」,今年5月正式動工,並預計明年完工。這座圖書館坐落於台灣大道秋紅谷旁約1,600坪的精華基地,以「為未來孵的蛋」為核心概念設計,運用安藤忠雄代表性的清水模與極簡線條,融入森林地景;內部以環繞式書牆設計,打造360度的知識森林。

這兩座由普立茲克獎公共建築的誕生,背後仰賴台中市府團隊多年的通力合作!包含文化局的長期規劃與溝通、都市發展局的都市設計與土地整合、建設局的工程統籌等,各局處戮力合作,體現出台中對城市建設的高度企圖,並致力讓最好的建築在這座城市生根茁壯。

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今年動工的中醫大美術館,將為台中創造更豐沛的藝術能量。
圖/ 中國醫藥大學

市府團隊領航 讓「大師建築」成為市民日常

當市府持續引入國際建築語彙,民間也逐漸興起風潮!亞洲大學邀請安藤忠雄設計「現代美術館」,已成為大學美術館的指標。中國醫藥大學則分別邀請「普立茲克建築教父」法蘭克.蓋瑞(Frank Gehry)及西班牙 RCR 建築事務所設計水湳校區的「美術館」、「體育館」,讓學院建築不僅擁有理性機能,更融合藝術帶來新面貌。

此外,富邦集團先後邀請伊東豊雄、理查.邁爾(Richard Meier)設計「天空樹」、「台中文心辦公大樓」、「市政富邦」等,讓國際建築語彙融入商辦、住宅設計,讓「設計感」不再只是公共建築的專利,而是逐漸滲入日常,改變市民的生活樣貌。

國際級大師鉅作匯聚台中 讓世界看見城市新高度

近年來,不僅普立茲克建築大師作品匯聚台中,還有隈研吾國際建築大師,打造「台中巨蛋」、「勤美術 館」等代表性地標,台中國際級建築版圖不斷擴大!隨著綠美圖、童書之森、中醫大美術館等地標接連誕生,從孩童的第一本童書、到長者的藝文散步,台中城市的每個角落都被美學悄悄改寫。

台中不只是頻獲國際建築作品的城市,更在一棟棟建築中,實踐著市長盧秀燕「幸福宜居」的願景。未來,這座城市將持續以藝術與建築為媒介,讓美感成為生活的一部分,也讓世界看見台中的溫度、深度與嶄新的高度。

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