Herald Economy 使用基于 2024 年发布的完整神经连接组构建的模拟果蝇大脑,进行了一项模拟比特币交易实验。这个包含 139,255 个神经元和 5450 万条连接的虚拟大脑,被编程为每 15 分钟根据交易所之间的价格差异做出买入或卖出决策。该实验旨在测试果蝇大脑连接组能否解读被转换为嗅觉信号的市场数据。结果显示,模拟大脑录得 -16.42% 的亏损,跑输简单的一行交易规则(获利 7.86%)和买入并持有策略(亏损 12.25%)。2024 年,国际 FlyWire 研究团队在《Nature》发表了九篇论文,公布了果蝇大脑图谱,该图谱代表了首个完整的复杂生物大脑连接组。
《Nature》于 2024 年发布完整果蝇大脑连接组
2024 年,国际期刊《Nature》发表的九篇论文展示了首个完整的果蝇大脑图谱,记录了全部 139,255 个神经元和 5450 万条连接。国际研究团队 FlyWire 将果蝇大脑切分为 7,050 个切片,并拍摄了 2100 万张电子显微镜图像,以此创建了这一连接组。人工智能首先在图像中追踪神经元,随后研究人员和公众参与者通过类似游戏的流程修正人工智能的错误。这项修正工作自 2019 年开始,共耗费 33 人年。领导这项研究的普林斯顿大学教授 Sebastian Seung 解释说,如果没有人工智能的协助,这项任务将需要接近 5 万人年。当这只罂粟籽大小的果蝇大脑中的神经线路首尾相连时,总长度达到 149.2 米。
果蝇作为科学实验动物已有超过 100 年的历史。人类与疾病相关的基因中,约有 75% 在果蝇体内存在相似的对应基因,因此果蝇可用于癌症、衰老和睡眠等领域的研究。1933 年,Thomas Hunt Morgan 因通过果蝇研究揭示染色体在遗传中的作用,获得诺贝尔生理学或医学奖。2017 年,Jeffrey Hall、Michael Rosbash 和 Michael Young 因利用果蝇阐明生物钟的分子原理,获得同一奖项。果蝇基因组于 2000 年完成测序,但直到 2024 年,其神经结构的完整图景才得以公布。
3 月,美国初创公司 Eon Systems 宣布已将果蝇大脑模拟与一个虚拟身体连接起来,使虚拟果蝇能够行走、梳理身体和寻找食物。
Herald Economy 将比特币价格数据转换为虚拟果蝇的嗅觉信号
Herald Economy 记者使用 Seung 研究团队的模拟设置,在家用电脑上运行了 FlyWire 连接组。计算速度立即成为障碍。尝试使用通常用于人工智能计算的显卡加速计算,反而使处理速度降低了 55 至 430 倍,因此计算工作由中央处理器完成。Seung 团队的模型采用“漏泄积分发放(LIF)”方法,将神经元视为底部有小孔的水桶。当兴奋性信号到达时,水会流入水桶;当抑制性信号到达时,水会被移出。当水位超过某个水平时,神经元会发送一次信号,随后倒空水桶。如果不受干扰,水会逐渐从小孔中漏出。这种方法实现了神经元积累刺激、发送信号后自行重置的直观机制。
该模型可以追踪特定感觉神经元受到刺激时,信号如何沿神经线路图传播,并揭示最终激活了哪些神经元。由于果蝇大脑无法理解图表,市场数据被转换为嗅觉信号。海外交易所 Binance 与韩国交易所 Upbit 之间的价格差异,被作为信号注入 2,282 个嗅觉受体神经元。价格波动和交易量也被输入为不同的嗅觉信号。
嗅觉信号会流入果蝇负责学习和记忆的中心,即“蘑菇体”,其名称源于类似蘑菇的外形。在蘑菇体内部,5,177 个 Kenyon 细胞接收嗅觉信号。Kenyon 细胞的作用类似于“气味条形码”,因为不同细胞会对不同气味产生激活反应。蘑菇体读取这一条形码,并将其传输至果蝇大脑的其他部位。在真正的果蝇体内,蘑菇体参与决定果蝇是靠近还是逃离某种气味。这一原理被应用于交易:果蝇对食物气味的靠近反应变为“买入”,逃离反应则变为“卖出”。
模拟果蝇大脑在模拟比特币交易中录得 -16.42% 的亏损
交易使用了比特币 15 分钟 K 线数据。每 15 分钟,果蝇大脑闻到一次由价格差异产生的气味,并决定买入或卖出。由于果蝇大脑不具备图表解读能力,历史数据中的大量价格差异被逐一作为气味呈现给大脑,并记录蘑菇体对不同价格差异的反应。在实际模拟交易中,将果蝇大脑对新输入价格差异的反应与预先准备的表格进行比较,以决定买入或卖出。
基于果蝇大脑的交易表现与三个基准进行了比较:买入比特币后不采取任何操作并持有、随机买入和卖出,以及当价格差异超过某一水平时立即交易的简单一行规则。在模拟交易结果中,果蝇大脑未能超过三个基准中的任何一个。增加一个表示价格波动的信号后,结果仍然相同。即使受到完全相同的刺激,虚拟大脑的反应也会出现轻微波动;同时对 16 次运行结果取平均以修正这种波动,也没有改变结果。
简单的一行规则在模拟交易中产生了 7.86% 的收益。果蝇大脑录得 -16.42% 的亏损。从同一起点采用买入并持有策略,将会产生 -12.25% 的亏损。在比特币交易中,以市场价格进行一次买入和卖出,交易金额中合计有 0.116% 被交易手续费和买卖价差消耗。每交易 100 万韩元,就会有 1,160 韩元被消耗。若果蝇大脑每 15 分钟决定是否交易以获取利润,就必须识别出每笔交易的收益超过 0.116% 的时刻。果蝇大脑有许多不计手续费时盈利的交易,但其中反复进行的交易在计入手续费后变成了亏损。
此次果蝇交易实验采用的是基础模型,因此很难认为真实果蝇在相同情况下会做出相同判断。将市场数据转换为气味的方式也由实验设计决定;以不同方式转换市场数据并将其注入果蝇,可能会产生不同结果。在后续实验中,交易赚取和损失的资金被作为奖励和惩罚反馈给果蝇大脑,使其能够直接学习哪些信号会产生利润。
常见问题
FlyWire 研究团队于 2024 年在《Nature》发表了什么?
2024 年,国际 FlyWire 研究团队在《Nature》发表了九篇论文,展示了首个完整的果蝇大脑图谱,记录了全部 139,255 个神经元和 5450 万条连接。该团队将果蝇大脑切分为 7,050 个切片,拍摄了 2100 万张电子显微镜图像,并使用人工智能追踪神经元,同时由研究人员通过自 2019 年开始、耗费 33 人年的工作修正错误。
与简单策略相比,模拟果蝇大脑在模拟比特币交易中的表现如何?
使用 15 分钟 K 线数据进行模拟比特币交易时,模拟果蝇大脑录得 -16.42% 的亏损。这一表现差于获利 7.86% 的简单一行交易规则,也差于亏损 12.25% 的买入并持有策略。果蝇大脑将 Binance 与 Upbit 之间的比特币价格差异解读为嗅觉信号,并通过其蘑菇体学习中心进行处理,以此做出交易决策。
美国初创公司 Eon Systems 为什么在 3 月创建虚拟果蝇?
3 月,美国初创公司 Eon Systems 宣布已将果蝇大脑模拟与一个虚拟身体连接起来,使虚拟果蝇能够行走、梳理身体和寻找食物。此前,FlyWire 研究团队于 2024 年在《Nature》发表了完整的果蝇大脑连接组,其中提供了包含 139,255 个神经元和 5450 万条连接的神经线路图,这是创建能够正常运作的虚拟果蝇所必需的。
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