把一只果蝇的脑子搬进电脑,里面还剩多少「它」?——雄性果蝇全中枢连接组深度研究

2026 年 9 月初,Janelia 和剑桥的团队在 Cell 上发了正刊:成年雄性果蝇的完整中枢神经系统连接组——166,700 个神经元、1.242 亿个突触、2,560 万条神经元之间的边【A】。

把一只果蝇的脑子搬进电脑,里面还剩多少「它」?

三个数字,同一只果蝇

2026 年 9 月初,Janelia 和剑桥的团队在 Cell 上发了正刊:成年雄性果蝇的完整中枢神经系统连接组——166,700 个神经元、1.242 亿个突触、2,560 万条神经元之间的边【A】。

一周之内,社区有人把它塞进了 Minecraft,有人塞进了 Doom,还有人塞进了 Beat Saber。

大家转发时配的文案都差不多:今天的 AI 还在学怎么理解物理世界,而自然选择已经在真实世界里"训练"生物神经网络五亿年了。于是问题来了——把这些线路扫描下来搬进电脑,里面到底已经装了多少属于这只动物自己的"算法"?

我把这个问题拆成四层,四路检索交叉验证了一遍。结论先放这儿,嫌长的看到这里就可以走:

连接组是网表(netlist),不是固件,更不是操作系统。里面装的是"算法的编译产物的一半"——另一半源代码(可塑性规则)写在基因组瓶颈里,从来没被扫描过。

下面是论证过程。所有数字我都标了口径和可信度(A=论文/官方,B=权威媒体,C=二手转述,D=未证实)。


一、先钉死三个事实

【直引】第一,这次不是 FlyWire 团队干的。2024 年 Nature 那组论文完成的是雌性果蝇全脑(139,255 神经元、5,450 万突触,Princeton 的 Murthy/Seung)。这次的雄性版出自 Janelia FlyEM + MRC LMB/剑桥(Jefferis & Rubin),Berg et al., Cell 189(18):5504–5526,2026-09-03,开放获取【A】。

第二,覆盖范围是整条中枢神经:脑 + 双侧视叶 + 腹神经索,从眼睛到腿尖连续可追【A】。

第三,数字要看口径。新闻里的"1.25 亿突触",正文写的是 124.2M;而 Minecraft 项目跑的 25,582,938,是"神经元对之间的边数"——同一对神经元碰一百次也只算一条边。差着 5 倍,说的是同一只果蝇。

【小贴士】生产流程值得记一笔:切成 66 块,7 台电镜连轴转一年,8nm 分辨率,Google 的 flood-filling networks 做分割,44 人年人工校对【A/B】。但注意——两端都校对过的突触连接只占 40.1%【A】。"完整的图"不等于"每条线都人工验过"。这个前提后面要用。

顺带说,雄性版真正的科学增量在性二态:95% 的细胞类型雌雄共用,但雄性脑 12% 的神经元接线有性别差异(雌性只有 4%),约 100 种雄性特异中间神经元支撑求偶行为【A/B】。线路的差异就是行为的差异——记住这个,后面要考。

二、Minecraft 里的那只果蝇,有几分是真的

那只果蝇有几分是真的

我逐个查了一手证据。确有其事,但比传说弱得多。

  • NeuroCraft Fly(Minecraft):真有 GitHub 仓库、真有演示视频,但 README 明说代码尚未发布。作者自己承认:感官映射是建模出来的,readout(哪些神经元算"前进")是人工挑的,动作是脚本化的身体程序【A】。
  • DOOMFLY:这个倒是全开源。README 原话:"live experimental training, not demonstrated learned survival"——跑了 6,385 个回合,没通过视觉、条件化、生存三道验证门【A/B】。
  • Beat Saber 版:作者自己澄清,运动系统是过拟合回放录制序列。不是连接组在打节拍,是录音带在播放【B】。
【判断】最有意思的是 NeuroCraft Fly 作者写的一句老实话:"权重打乱后,响应依然存在——这是一个需要报告的发现。"

把 1.24 亿个突触随机洗牌,那只"果蝇"照样在 Minecraft 里有反应。这句话有两种读法:

【推论】其一,这个演示远没有"果蝇活在了游戏里"那么硬。其二,更深刻——行为的某些方面可能长在架构和规则里,不长在具体线路上。

同一时期严肃得多的工作是 Eon Systems 的具身全脑模拟(2026-03):给 LIF 全脑模型配了 MuJoCo 物理身体,能趋食、梳理。但人家自己声明:不含自发神经调质、不含学习,视觉输入"基本是装饰性的"【A】。真正经过同行评议量化验证的,是它的底座——Shiu et al. 2024 Nature 的非具身全脑模型。

三、你拿到的是网表,不是固件

网表不是固件

核心问题来了。124.2M 突触搬进电脑,你拿到了什么?

拿到了:拓扑(谁连谁)、连接数、11,710 种细胞类型、预测递质(CNN 从电镜图推断,单突触准确率 87%)【A】。

没拿到,而你得自己补:

  • 突触权重——接触数不等于强度。释放概率、受体密度、短期可塑性都不在图里;
  • 兴奋/抑制——电镜看不出正负号,靠递质反推,约 13% 判错;
  • 神经调质——多巴胺、5-HT、章鱼胺。同一条线路,不同状态,不同输出;
  • 电突触——缝隙连接太小,"在连接组用的图像里无法辨认"【B】;
  • 内在属性——阈值、时间常数、不应期,原文是"单神经元与单突触属性是未知的"【A】;
  • 身体——腿多长、翅膀多重,全在脑外。
【类比】你拿到的是芯片的电路图和元件清单。离"芯片能开机",还差元件参数、供电方案、和烧录进去的程序——而最后一层,可能根本不在芯片里。

还有一个少有人提的坑:个体间变异。比较两只雌性果蝇的连接组,只有">10 个突触或占靶细胞输入 >1%"的连接才算保守;约三分之一的细胞类型无法在另一只脑里可靠重新识别【A】。甚至同一个基因组,18°C 和 25°C 发育出来的突触配对都不一样【A,论文标题就叫"遗传决定论的极限"】。

四、正反对决:结构派 vs 动力派

过去几年,这事已经被实验裁决过好几轮。两边最强证据摆一起:

结构派(连接组真有货):

  • Shiu 2024(Nature):127,400 神经元的全脑 LIF 模型,权重 = 突触数 × 符号,只有 1 个自由参数。164 项可检验预测,91% 与实验一致【A】。
  • 杀手锏消融:同一个模型,打乱突触权重后准确率从 100% 掉到 1%。起作用的确实是真实布线【A】。
  • Creamer 等(Nature):连接组约束的模型拟合线虫全脑光遗传数据,达到数据自身可重复性上限的 92%【A】。
动力派(结构之外才有行为):
  • Lappalainen 2024(Nature):同样的视觉连接组,训练 50 个网络,能长出不同机制——T4c 细胞有一簇完全丧失方向选择性。同一个图,多种算法【A】。
  • 线虫教训:直接用解剖权重建模"跑不出正确行为",必须重新学权重【A/B】。
  • 最狠的一条:果蝇一次联想学习,相关突触强度平均降 80%【A】。一次经历改写八成——静态图里的"权重"含金量,可想而知。
【判断】两边不矛盾,拼起来正好是答案:连接组的信息量足够约束"回路会算什么",不足以决定"回路正在怎么算"。

【小贴士】顺带纠正一个流传很广的说法。中文圈常说"Lechner 用线虫连接组约束 RNN,发现起作用的是拓扑而非权重"。两路独立核查:那篇论文真实标题是 *Neural circuit policies enabling auditable autonomy*(Nat Mach Intell 2020),权重全是端到端训练的,文里根本没做"拓扑 vs 权重"的消融。那个结论是讹传。真正的证据应该引 Shiu 的打乱实验。

五、自然选择"训练"的究竟是什么

回到开头那个"反转":AI 在学物理世界,自然选择已经训练了五亿年。听着漂亮,但得问一句:进化的训练产物存在哪儿?

答案在 Zador 的 *A critique of pure learning*(2019):基因组瓶颈。布线图太复杂,不可能逐条写进基因组——进化不存权重表,只存一套高度压缩的布线规则【A】。

【判断】所以你扫描回来的连接组,既不是"训练好的权重",也不是"随机初始化",而是——架构 + 强初始化 + 一套可塑性规则的快照。

三条证据钉死它:

1. 学习能瞬间改写连接组不给你的那部分(上面那个 80%); 2. 同一基因组长出不同的图(Kiral 2021); 3. 最"先天"的回路也只给了支架——果蝇的头部方向细胞(环形吸引子)是最接近"硬编码导航仪"的东西,但它跟外部地标的对应关系是任意的,每到一个新环境都得靠可塑性重新校准罗盘【A】。连这块最硬的骨头,图里也只给了转轴,没给读数。

还有一个被所有人忽略的第三者:身体。把果蝇线路接进 Minecraft,最大的隐变量是换身体。感知回路的统计特性和身体几何是共同进化的——抽掉翅膀和 87 个关节的力学,输入输出分布全变了【A】。所以 Minecraft 演示里"感官映射是建模的、readout 是人工挑的"不是细节,是本质:那台机器跑的不是果蝇在物理世界里的算法,是果蝇线路在另一个世界的、新算法的零号草案

六、一笔账:果蝇 vs 大模型

果蝇的账和大模型的账

同样做"找到路、别撞墙"这一件窄事,两边的账本是数量级式的差距:

  • 可训练参数:昆虫启发导航 agent 用 64,000 个(蘑菇体 + 中央复合体),对比端到端 RL 基线的数百万级;
  • 预训练帧数:0。首次试验就拿到 SR 0.84 / SPL 0.48(Habitat point-goal 基准,爱丁堡 Lu & Webb,2026 预印本【A】)。基线要 10⁷~10⁹ 帧;
  • 功耗:环形吸引子网络跑在 Loihi 上约 18.6 μW,对比 SLAM 专用 FPGA 的 ≥2 W——五个数量级【A】。
另一头,大模型的空间推理(VSI-Bench):人类 79.2,最强 GPT-5 只有 55.0【A】。(顺带修正 2024 年的流行说法:模型"不如随机"已不成立,2025 年复评它在尺寸估计上已接近人类,真短板在视角转换。)

真机上的积累也几十年了:果蝇 LPLC2 视觉通路模型嵌进微型机器人,70 KB 内存,96.1% 碰撞检测率【A】。

【判断】注意分寸:这个对比只在"导航"这一件窄事上成立,不是通用智能对比。但它说明的事很硬——生物给 AI 的从来不是数据,是架构先验。

七、拍板

里面有多少"它"?大约一半:全部的接线、一半的强度、几乎为零的当下状态。

1. 拓扑、计数、类型、预测递质是真的、可复用的——Shiu 的 91% 和打乱实验是铁证; 2. 权重、极性细节、调质、内在属性、学习状态不在图里——而且"权重"那一层,一大半本来就不存在于任何一只果蝇的任何时刻,它只存在于"生成规则 + 生活经历"里; 3. 所以搬进电脑的是出厂电路图 + 被生活改写前的初始化,不是那只果蝇。Minecraft 演示跑的是架构 + 大量人工补件;"打乱权重仍有响应"恰恰给演示的成色打了折——也说明某些鲁棒性确实长在架构里; 4. 对 AI 的真实价值不在"搬",在"抄"。已经落地的生物启发工程(64K 参数零预训练导航、18.6 μW 罗盘、70KB 避撞)值钱的不是突触清单,是回路原理:环形吸引子、侧抑制、稀疏编码、蘑菇体式"先验证后存储"。全连接组的意义,是把这些原理从"猜想"升级成"可查证的图纸"。

最后把问题升级一下。"里面已经留下了多少算法"预设了算法是静态的、可搬运的。四路证据合在一起指向更好的问法:

与其问"图里有多少算法",不如问"这张图能约束出多少种算法"。
Shiu 的答案:约束得很紧。Lappalainen 的答案:仍不止一种。

这次登顶真正留下的,不是一只活在 Minecraft 里的果蝇,而是史上第一份可以逐突触查证的、感知-行动回路的完整图纸。图纸不等于大厦,但没有图纸的年代,人们连该有几根梁都在争论。


主要来源:Berg et al., Cell 189(18):5504 (2026), doi:10.1016/j.cell.2026.08.015 · male-cns.janelia.org · Shiu et al., Nature 634:210 (2024) · Lappalainen et al., Nature 634:1132 (2024) · Eckstein et al., Cell 187:2574 (2024) · Schlegel et al., Nature 634:139 (2024) · Zador, Nat Commun (2019) · Jonas & Kording, PLoS CB (2017) · Lu & Webb, arXiv:2601.16806 · NeuroCraft Fly: github.com/evnsnclr/neurocraft-fly-public · DOOMFLY: github.com/nftechie/doomfly · Eon Systems 官方技术页。全文口径备忘与可信度标注见完整报告。

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