导语


集智俱乐部联合国内外多所知名高校的专家学者发起神经、认知、智能系列读书会第四季——「昆虫智能与AI」读书会。从2024年10月15日开始，预计每周进行一次，预计8-10次，欢迎感兴趣的朋友报名参与，深入梳理相关文献、激发跨学科的学术火花！




背景




头足类（包括乌贼和章鱼）的神经系统是无脊椎动物中最复杂的，但与人脑在演化历程和组织结构上又完全不同，因此蕴藏着最丰富而独特的神经算法资源。其中，乌贼通过控制上百万个色素细胞的大小变化，可以瞬间改变全身皮肤的颜色和图案，用以模拟环境隐藏其中，或作为交流的信号。此外，章鱼的触手是生物界最为灵活、复杂的运动器官之一。它利用独特的分布式神经系统，整合丰富的感觉输入和反馈信息，实现对极高自由度运动的精准控制，是仿生软体机器人重要的模仿对象。




简介




本次分享梁希同老师将介绍如何使用超高像素相机阵列对自由活动的乌贼的全身进行微米尺度的显微录像，运用计算机视觉和深度学习算法同步追踪体表几十万个色素细胞的动态，发现变色伪装采用一种基于实时视觉反馈的迭代优化算法。这些发现将为伪装仿生学和生成式人工智能提供独特借鉴。如何通过高精度运动捕捉和三维重建，解析章鱼触手高度复杂运动的神经控制机制，从而启发的仿生软体机器人结构设计和运动控制算法。




大纲




一、乌贼与章鱼的行为、智能与仿生（梁希同）

二、圆桌讨论（司光伟、孙一、文超、傅沁冰、魏天骐）

三、分享总结和下期预告（司光伟）





主讲人




梁希同，北京大学生命科学学院、北大-清华生命科学联合中心、北大麦戈文脑科学研究所研究员、博士生导师。长期关注动物行为多样性的神经和演化机制，特别是发掘无脊椎动物中所蕴藏的丰富而独特的神经算法资源，相关成果发表在Nature、Science、Neuron、PNAS、Current Biology等期刊。
研究方向：主要研究头足类（包括乌贼和章鱼）的行为、智能与仿生，通过开发基于机器学习的行为定量分析技术和大规模神经活动成像技术，研究变色伪装和触手运动的神经与演化机制， 为类脑计算、图像生成、与仿生软体机器人提供独特的神经算法借鉴与运动控制理论。




圆桌嘉宾




司光伟，中国科学院生物物理研究所研究员，博士毕业于北京大学定量生物学中心，在哈佛大学脑科学中心开始神经生物学研究。
研究兴趣在于探索生物神经系统在网络层面上的定量规律。实验室主要以果蝇为实验研究对象，研究嗅觉、学习和运动环路中的计算、动力学与控制等问题。

孙一，西湖大学生命学院研究员、博士生导师、系统神经科学与神经工程实验室负责人。
研究方向：实验室长期目标是研究生物自主智能系统的原理与演化，及其在人工智能系统设计中的应用。果蝇具有简洁高效的神经与生理系统，是神经信息处理到生理运动执行从微观到宏观多尺度的整合，构成微型自主智能系统。当前主要以果蝇交互行为为模型，整合全脑功能成像、全脑连接组和全身行为学等多种研究手段，集中研究目标驱动的感觉运动转换的神经网络工作原理。

文超，北京林业大学青年教师，专注于社会性昆虫行为研究，尤其是熊蜂、蚂蚁和白蚁等节肢动物的社会认知能力，揭示昆虫如何处理信息、解决问题以及适应复杂环境，探索无脊椎动物的认知边界。

傅沁冰，广州大学数学与信息科学学院副教授，硕士生导师。共发表学术论文60余篇，其中包括IEEE Transactions期刊、Neural Networks等知名期刊。
研究领域：计算神经科学、神经网络、运动感知、机器人

魏天骐，中山大学人工智能学院副教授，硕士生导师。2013年6月毕业于北京理工大学机电学院，获得学士学位，2019年7月毕业于英国爱丁堡大学信息学院，获博士学位。2021年10月入选中山大学“百人计划”青年学术骨干，并于2022年2月加入人工智能学院，担任副教授，硕士生导师。
研究的核心方向是类脑机器人，涉及计算神经学，类脑计算，机器人学习，强化学习，复杂系统，软体机器人，机器人系统设计，高斯过程等。





直播信息




时间：
2024年12月11日晚上19:00-21:00。
参与方式：
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读书会成员均可以在读书会期间申请成为主讲人。主讲人作为读书会成员，均遵循内容共创共享机制，可以获得报名费退款，并共享本读书会产生的所有内容资源。详情请见：昆虫智能如何启发人工智能与仿生机器人？昆虫智能与AI读书会启动！




参考文献




1、Woo, T., Liang, X., Evans, D. A., Fernandez, O., Kretschmer, F., Reiter, S., & Laurent, G. (2023). The dynamics of pattern matching in camouflaging cuttlefish. Nature, 619(7968), 122-128.
2、Montague, T. G. (2023). Neural control of cephalopod camouflage. Current Biology, 33(20), R1095-R1100.
3、Reiter, S., Hülsdunk, P., Woo, T., Lauterbach, M. A., Eberle, J. S., Akay, L. A., ... & Laurent, G. (2018). Elucidating the control and development of skin patterning in cuttlefish. Nature, 562(7727), 361-366.
4、Hochner, B., Zullo, L., Shomrat, T., Levy, G., & Nesher, N. (2023). Embodied mechanisms of motor control in the octopus. Current Biology, 33(20), R1119-R1125.



昆虫智能与AI读书会招募中


对简单模式动物的系统研究可以帮助我们看清树丛中的路线，定义和发现关键问题，是脑科学与类脑研究十分必要一环。昆虫智能的研究在国内尚属小众，为了促进来自神经科学、系统科学、物理学、数学以及计算机科学等不同领域，对昆虫智能、仿生机器人、类脑智能与计算、人工智能感兴趣的学术工作者的交流与合作，集智俱乐部联合复旦大学宋卓异、西湖大学孙一、中科院生物物理研究所司光伟和北京大学的梁希同老师，发起了神经、认知、智能系列读书会第四季——「昆虫智能与AI」读书会。


详情请见：昆虫智能如何启发人工智能与仿生机器人？昆虫智能与AI读书会启动



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